DBAG Clase 128

La DB Clase 120 fue la primera clase de locomotoras del ferrocarril federal de Alemania Occidental Deutsche Bundesbahn (DB) con motores de inducción de CA asíncronos trifásicos , y también la primera implementación del concepto de locomotora universal, que es apta para el servicio de carga, pasajeros y expreso por igual. ^{[ 8 ]} DB recibió los cinco prototipos de 1979, y todos los fabricantes de locomotoras con sede en Alemania participaron en la entrega de las locomotoras de la serie 60 a partir de 1987. ^{[ 8 ]} En 1991, ^{[ 9 ]} DB solicitó ofertas para 500 locomotoras universales iniciales con un diseño mejorado y una potencia continua aumentada de 5,6 a 6,4 MW (7500 a 8600 hp) , ^{[ 10 ]} la DB Clase 121 planificada. ^{[ 11 ]} Los antiguos ferrocarriles estatales de Alemania Oriental Deutsche Reichsbahn también consideraron la compra de 200 unidades. ^{[ 11 ]}  

Los competidores para el pedido de la DB Clase 121 desarrollaron componentes y, a partir de diciembre de 1991, los probaron en los prototipos de la DB Clase 120, que fueron reclasificados como la experimental Clase 752. ^{[ 8 ]} AEG Westinghouse, un proveedor de componentes eléctricos para vehículos ferroviarios que formaba parte de Daimler-Benz en ese momento, comenzó a desarrollar un nuevo concepto de transmisión final , un convertidor refrigerado por agua basado en tiristores GTO , un convertidor auxiliar y un sistema de control de tracción basado en microprocesador . ^{[ 5 ]} En 1992, AEG adquirió al antiguo fabricante de locomotoras de Alemania Oriental LEW Hennigsdorf y lo convirtió en una subsidiaria bajo su área de negocios AEG Bahnsysteme (AEG Rail Systems) como AEG Schienenfahrzeuge GmbH (AEG Rail Vehicles Ltd). LEW ya estaba desarrollando una construcción de carrocería de vehículos ligeros, mejor aerodinámica y tren de rodaje de alta velocidad. ^{[ 5 ]} AEG agrupó y continuó estos esfuerzos de desarrollo con el objetivo de producir una locomotora completa. ^{[ 5 ]} El convertidor basado en tiristores GTO de reciente desarrollo se instaló en la DBAG 752 002 a finales de 1992 ^{[ 12 ]} y comenzó a probarse en enero del año siguiente, ^{[ 10 ]} el prototipo de la nueva transmisión final AEG se instaló en la locomotora de serie DB 120 118 y también comenzó a probarse en 1993. ^{[ 6 ]}  

Mientras tanto, en octubre de 1992, DB canceló la licitación de la Clase 121 ^{[ 8 ]} debido al alto precio de las ofertas, ^{[ 9 ]} lo que hizo improbable la aprobación gubernamental para la inversión, ^{[ 11 ]} y la situación organizativa y operativa cambiante. ^{[ 9 ]} La próxima fusión de Deutsche Bundesbahn y Deutsche Reichsbahn en Deutsche Bahn en 1994 coincidió con una reforma ferroviaria, ^{[ 13 ]} dividiendo el material rodante de Deutsche Bahn entre sus áreas de negocio de pasajeros regionales, pasajeros de larga distancia y carga, lo que hizo obsoletos los planes de locomotoras universales. ^{[ 8 ]} La rama de carga de DB estaba particularmente preocupada de que los trenes expresos tuvieran prioridad en el uso de locomotoras universales compartidas. ^{[ 13 ]} Desde finales de 1993, las áreas de negocio de Deutsche Bahn y sus predecesoras convocaron nuevas licitaciones para locomotoras eléctricas adaptadas a sus necesidades específicas. ^{[ 9 ] [ 14 ]}

Los fabricantes de locomotoras respondieron a la situación cambiante centrándose en la modularidad de sus diseños, lo que permitió la derivación de diferentes tipos de locomotoras quitando o reorganizando los componentes de una locomotora universal. ^{[ 7 ] [ 15 ]} Tras la cancelación de la licitación de la DB Clase 121, AEG continuó su esfuerzo de desarrollo bajo el nombre informal del proyecto "12x" y decidió producir un prototipo por su cuenta. ^{[ 15 ]} La decisión también estuvo motivada por otros elementos de la reforma ferroviaria de 1994, que llevó a que los operadores ferroviarios emitieran licitaciones para vehículos completos en lugar de dejar que los fabricantes compitieran a nivel de componentes, y la creación de una autoridad independiente para la aprobación de vehículos. ^{[ 5 ]} AEG gastó 40 millones de marcos alemanes (DM) en el programa de desarrollo 12x, la construcción de la locomotora en sí costó otros 8 millones de DM. ^{[ 16 ]} AEG pintó la locomotora universal experimental con los colores rojo y blanco de la compañía, la denominó 12X (con X mayúscula) y celebró su ceremonia de presentación el 30 de junio de 1994. ^{[ 16 ]} Aunque era propiedad de AEG, la 12X fue designada 128  001 por DB. ^{[ 16 ]}

En septiembre y octubre de 1995, la 12X fue probada en el banco de pruebas rodante de DB en Múnich a velocidades simuladas de hasta 330 km/h (205 mph) . ^{[ 3 ]} Después de las pruebas de tracción y las pruebas en reposo, la locomotora hizo su primer recorrido con tracción propia a 140 km/h (87 mph) el 10 de abril de 1995. ^{[ 3 ]} Para entonces, AEG recibió un pedido de un derivado comercial de menor velocidad, la DBAG Clase 145. [ ^{3 ] Para} una prueba de componentes que se usarían en la Clase 145 en condiciones de servicio, la 12X completó primero las pruebas para una puesta en servicio preliminar a 160 km/h (99 mph) , ^{[ 3 ]} y arrastró su primer tren InterCity regular el 22 de agosto de 1995, arrendado a Deutsche Bahn. ^{[ 3 ] [ 17 ]}      

En enero de 1996, ABB y Daimler-Benz fusionaron sus áreas de negocio ferroviarias en una empresa conjunta, ADtranz. ^{[ 18 ]} El 31 de enero de 1996, Adtranz presentó la locomotora 128  001 con una nueva librea modificada en la Feria del Juguete de Núremberg , con un anuncio de UNICEF y los logotipos de Adtranz y del fabricante de trenes en miniatura Märklin , que patrocinó el anuncio durante un año. ^{[ 19 ]} La locomotora continuó sus pruebas de puesta en servicio a velocidades de hasta 280 km/h (174 mph) en febrero, ^{[ 19 ]} posteriormente alcanzó los 283 km/h (176 mph) y recibió su aprobación para 220 km/h (137 mph) en el verano de 1996. ^{[ 20 ]}      

Adtranz utilizó la 12X como banco de pruebas para electrónica de potencia aún más avanzada. A finales de 1997, la locomotora recibió nuevos convertidores basados ​​en IGBT , que fueron la primera aplicación de esta tecnología en locomotoras en todo el mundo. ^{[ 4 ] [ 21 ]} A principios de 1998, también se reemplazó la electrónica de control de tracción. ^{[ 4 ]} La locomotora también recibió su librea final, con patrones de ondas de colores del arcoíris en los laterales. ^{[ 22 ]} Después de extensas pruebas y operación de prueba en el servicio BLS en la línea Lötschberg en Suiza, la locomotora regresó a Hennigsdorf. ^{[ 22 ]} En los años siguientes, la locomotora alternó entre recorridos de prueba para probar sistemas a bordo, ^{[ 23 ]} servicio de locomotora de prueba en la puesta en servicio de nuevos modelos Adtranz, ^{[ 24 ]} y servicio regular de carga en arrendamiento a la rama de carga de DB ^{[ 25 ]} y BASF . ^{[ 26 ]}

En mayo de 2001, Bombardier Transportation adquirió Adtranz. ^{[ 27 ]} Bombardier continuó utilizando la 12X como locomotora de prueba, estacionada en sus instalaciones de Oerlikon (Zúrich) , Suiza. ^{[ 1 ]} En julio de 2010, la locomotora regresó a la planta de Hennigsdorf. ^{[ 1 ]}

El transformador principal está instalado bajo el piso entre los dos bogies. ^{[ 2 ]} Tiene seis devanados secundarios para los circuitos de tracción, ^{[ 7 ]} uno para alimentar las unidades auxiliares a bordo y cargar las baterías, y otro para el suministro eléctrico del tren . ^{[ 5 ]} Los devanados auxiliares se conectan a dos  convertidores auxiliares de 120 kVA. ^{[ 5 ]}

Los dos convertidores de tracción, uno por bogie, están directamente encima del transformador, a ambos lados del carril central, para mantener los cables de alimentación lo más cortos posible y para una distribución de peso simétrica. ^{[ 5 ]} Los convertidores originales se construyeron a partir de módulos que incluyen dos tiristores GTO refrigerados por agua cada uno, que pueden regularse, y por lo tanto permiten la construcción de circuitos de control con muchos menos componentes que los construidos con tiristores normales . ^{[ 2 ]} Tres de los módulos en cada convertidor funcionaban como convertidores de cuatro cuadrantes entre un devanado del transformador cada uno y un circuito intermedio de corriente continua (CC), ^{[ 2 ] [ 7 ]} otros dos módulos funcionaban como inversores , proporcionando suministro trifásico de voltaje variable y frecuencia variable a los dos motores de un bogie, haciendo posible el control individual de cada eje. ^{[ 2 ]} También se previó una versión del módulo para su uso como chopper de CC bajo suministro de catenaria de CC. ^{[ 2 ]} Para el control de tracción y potencia, la locomotora estaba equipada con el  sistema GEATRAC II, que consta de microprocesadores de 32 bits , lo que permite software y actualizaciones independientes del hardware. ^{[ 5 ]} Tras la actualización de la locomotora por parte de Adtranz, los convertidores basados ​​en tiristores GTO fueron reemplazados por convertidores basados ​​en IGBT, adecuados para el funcionamiento multivoltaje, y la tecnología de control cambió al sistema MITRAC de Adtranz, vigente en ese momento. ^{[ 4 ]}

La 12X estaba equipada con transmisiones finales GEALAIF de nuevo desarrollo, ^{[ 7 ]} donde GEA se refiere a AEG, y LAIF significa Lokomotiv- Antrieb mit integriertem Fahrmotor ( transmisión final de locomotora con motor de tracción integrado). ^{[ 6 ]} El eje del motor está conectado al eje del piñón de la transmisión final mediante un acoplamiento de diafragma que es rígido rotacional y radialmente pero se flexiona suavemente. ^{[ 2 ] [ 6 ]} La principal innovación del concepto GEAALAIF es que el eje del piñón está soportado por cojinetes en ambos lados en lugar de solo en el lado del motor. ^{[ 6 ]} Esta solución reduce los momentos de flexión tanto en el eje del piñón como en el eje del motor conectado, lo que permite la reducción de tamaño y masa de ambos. ^{[ 6 ]} La integración de la transmisión final y el motor también incluyó la inversión del flujo de la refrigeración por aire forzado, con el aire frío pasando hacia abajo en el lado de la transmisión final del motor para enfriar también el piñón. ^{[ 6 ]} La transmisión final impulsa el conjunto de ruedas a través de un eje cardán , formando una transmisión de eje hueco . ^{[ 6 ]}

La distancia entre ejes del bogie es de 2600 mm (102,4 in) , más corta que en locomotoras similares, con el objetivo de reducir las fuerzas y el desgaste en las curvas. ^{[ 5 ]} Antes de las pruebas, los ingenieros de Deutsche Bahn se mostraron escépticos sobre el diseño, a la luz de los problemas con otro bogie corto, ^{[ 28 ]} un prototipo ABB Flexifloat con una distancia entre ejes de 2650 mm (104,3 in) que se construyó en la 752 004. ^{[ 29 ]} Sin embargo, las pruebas en banco de pruebas ^{[ 3 ]} y las pruebas en línea mostraron un funcionamiento estable. ^{[ 19 ]} La suspensión primaria utiliza resortes helicoidales metálicos, la suspensión secundaria utiliza suspensión Flexicoil . ^{[ 5 ]} Las fuerzas de tracción se transmiten entre el bogie y la carrocería del vehículo a través de barras de tiro inclinadas. ^{[ 5 ]}     

La carrocería de la locomotora es una construcción ligera, diseñada para convertir a la 12X en la locomotora más ligera de su clase de potencia con 84 t (93 toneladas cortas) . ^{[ 2 ]} La masa real de la locomotora terminada era de 85,9 t (94,7 toneladas cortas) en orden de trabajo. ^{[ 3 ]} Las partes estructurales de la carrocería de la locomotora son el bastidor inferior y las paredes laterales de la sala de máquinas, y están hechas de acero . ^{[ 5 ]} Los techos, las cabinas de los conductores y la cubierta debajo del bastidor inferior que cubre el transformador están hechos de plásticos y compuestos , que fueron pegados al bastidor de acero. ^{[ 5 ]} El borde inclinado del techo se une a los extremos inclinados de las paredes laterales, que sobresalen más allá de los frentes, formando deflectores de viento diseñados para aumentar la estabilidad durante los cruces de túneles, encuentros de trenes y pasos por estaciones. ^{[ 5 ]}  

La sostenibilidad ambiental fue uno de los principios del desarrollo del 12X. ^{[ 2 ]} El medio refrigerante del sistema de refrigeración de la electrónica de potencia suministrado por Voith ^{[ 7 ]} utiliza agua del grifo con glicol como anticongelante, en lugar de aceite o sustitutos del aceite. ^{[ 2 ]} Para la pintura exterior de la locomotora, se utilizaron pinturas solubles en agua en lugar de pinturas de dos componentes con una alta proporción de disolventes orgánicos . ^{[ 5 ]} A diferencia de los sistemas anteriores, para el aire acondicionado se eligió un medio refrigerante sin cloro . ^{[ 5 ]}

Los componentes del 12X se desarrollaron como módulos que pueden ser retirados, reemplazados o reconfigurados en versiones de serie. ^{[ 2 ] [ 7 ]} AEG concibió cuatro configuraciones básicas de vehículos basadas en los componentes del 12X: una locomotora de alto rendimiento para servicio expreso en la configuración original del 12X, una cabeza motriz con cabina de conductor solo en un extremo para unidades múltiples eléctricas (EMU) de alta velocidad , una locomotora ligera para tráfico regional y una locomotora doble de gran tonelaje con cabina de conductor en un extremo de ambas mitades. ^{[ 5 ] [ 7 ]} AEG también consideró el uso de componentes del 12X en una EMU con la electrónica de potencia ubicada bajo el piso y la mejora de los convertidores para sistemas de voltaje múltiple. ^{[ 2 ]} La modularidad también tenía como objetivo permitir el reemplazo de componentes por componentes más modernos a medida que la tecnología avanza durante la vida útil del vehículo. ^{[ 5 ]}