128 001 , registrada en Deutsche Bahn , o 12X , como la nombró su fabricante AEG Schienenfahrzeuge y sus propietarios sucesivos ADtranz y Bombardier Transportation , es una locomotora eléctrica experimental de alto rendimiento construida en 1994, que funcionó como banco de pruebas y locomotora de prueba hasta 2010. El diseño de la locomotora presentó varias innovaciones tecnológicas, incluida la electrónica de potencia que utiliza nuevos tipos de semiconductores y refrigeración por agua, un nuevo concepto de transmisión final, un nuevo concepto de bogie y aletas de viento salientes para mejorar la aerodinámica que le dieron a la locomotora un aspecto único.
El desarrollo de la locomotora se inició en previsión de una importante licitación de locomotoras universales por parte de los ferrocarriles alemanes, pero se pasó a un diseño modular cuando los ferrocarriles pasaron a licitar diferentes tipos de locomotoras para diferentes servicios. La 12X fue la base de una clase de locomotora para trenes de mercancías de peso medio, la DBAG Clase 145 , cuyo desarrollo posterior condujo finalmente a la plataforma de productos de locomotoras modulares TRAXX de Bombardier .
La DB Clase 120 fue la primera clase de locomotoras de la Deutsche Bundesbahn (DB) con motores de inducción de CA asíncronos trifásicos , y también la primera implementación del concepto de locomotora universal, que es adecuada para el transporte de mercancías, pasajeros y servicios exprés por igual. [8] DB recibió los cinco prototipos a partir 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] La antigua Deutsche Reichsbahn , ferroviaria estatal de Alemania del Este, también consideró comprar 200 unidades. [11]
Los competidores por 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 Clase experimental 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 el antiguo fabricante de locomotoras de Alemania del Este 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 vehículo liviano, 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 recientemente desarrollado se incorporó a DBAG 752 002 a finales de 1992 [12] y comenzó a probarse en enero del año siguiente, [10] el prototipo del nuevo mando final AEG se incorporó a 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] que hacía improbable la aprobación gubernamental para la inversión, [11] y la situación organizativa y operativa cambiada. [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 mercancías, haciendo obsoletos los planes de locomotoras universales. [8] La rama de mercancías de DB estaba preocupada en particular de que se diera prioridad a los trenes expresos en el uso de locomotoras universales compartidas. [13] Desde finales de 1993, las áreas de negocio de Deutsche Bahn y sus predecesores convocaron nuevas licitaciones para locomotoras eléctricas adaptadas a sus necesidades específicas. [9] [14]
Los fabricantes de locomotoras respondieron a la situación cambiada centrándose en la modularidad de sus diseños, lo que permitió la derivación de diferentes tipos de locomotoras eliminando o reorganizando los componentes de una locomotora universal. [7] [15] Después de la cancelación de la licitación de la DB Clase 121, AEG continuó su esfuerzo de desarrollo bajo el nombre de proyecto informal "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 los operadores ferroviarios a emitir 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 empresa, la llamó 12X (con X mayúscula) y celebró su ceremonia de lanzamiento 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 tren de rodaje de DB en Múnich a velocidades simuladas de hasta 330 km/h (205 mph). [3] Tras pruebas en tracción y en parada, la locomotora realizó su primer recorrido con potencia propia a 140 km/h (87 mph) el 10 de abril de 1995. [3] En ese momento, AEG recibió un pedido para un derivado comercial de menor velocidad, la DBAG Clase 145. [ 3] Para una prueba de los componentes que se utilizarían 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, en arrendamiento de 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 128 001 con una librea nueva y modificada en la Feria del Juguete de Núremberg , con un anuncio de UNICEF y los logotipos de Adtranz y del fabricante de trenes modelo 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] alcanzando posteriormente 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 una 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 de 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 arco iris en las paredes laterales. [22] Después de extensas pruebas y operaciones 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 carreras de prueba para probar los sistemas de a bordo, [23] servicio de locomotora de prueba en la puesta en servicio de nuevos modelos de Adtranz, [24] y servicio de carga regular 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 diseño 12X mantuvo la configuración básica de la Clase 120: dos bogies con dos ejes cada uno, cada eje accionado por motores asíncronos trifásicos, refrigeración de los motores por aire forzado con escapes de refrigeración en los bordes inclinados del techo, sala de máquinas hermética con paredes cerradas y un callejón central. [2]
El transformador principal está instalado bajo el suelo entre los dos bogies. [2] Tiene seis devanados secundarios para los circuitos de tracción, [7] uno para alimentar las unidades auxiliares de a bordo y cargar las baterías, y uno más para la alimentación del tren eléctrico . [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 callejón central, para mantener los cables de potencia lo más cortos posibles y para una distribución simétrica del peso. [5] Los convertidores originales se construyeron a partir de módulos que incluyen dos tiristores GTO refrigerados por agua cada uno, que pueden regularse, y permiten así la construcción de circuitos de control con muchos menos componentes que los construidos con tiristores normales . [2] Tres de los módulos de 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] dos módulos más funcionaban como inversores , proporcionando alimentación de frecuencia variable de tensión variable trifásica a los dos motores de un bogie, haciendo posible el control individual de los ejes. [2] También se previó una versión del módulo para su uso como chopper de CC bajo alimentación 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 actualizaciones y software independientes del hardware. [5] Después de la actualización de la locomotora por parte de Adtranz, los convertidores basados en tiristores GTO fueron reemplazados por convertidores basados en IGBT que eran adecuados para el funcionamiento de múltiples voltajes, y la tecnología de control cambió al sistema MITRAC actual de Adtranz. [4]
El 12X estaba equipado con transmisiones finales GEALAIF de nuevo desarrollo, [7] donde GEA se refiere a AEG y LAIF significa Lokomotiv - Antrieb mit i ntegriertem 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 que se dobla 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 refrigeración de 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 juego de ruedas a través de un eje cardán , formando una transmisión de eje hueco . [6]
La distancia entre ejes del bogie es de 2.600 mm (102,4 pulgadas), 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 eran 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 2.650 mm (104,3 pulgadas) que se incorporó a la 752 004. [29] Sin embargo, las pruebas de plataforma rodante [3] y las pruebas en línea mostraron un funcionamiento estable. [19] La suspensión primaria utiliza resortes helicoidales de metal, la suspensión secundaria utiliza suspensión Flexicoil . [5] Las fuerzas de tracción se transmiten entre el bogie y la carrocería del vehículo mediante barras de tiro inclinadas. [5]
El cuerpo de la locomotora es una construcción ligera, que fue pensada para hacer de la 12X 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 condiciones de funcionamiento. [3] Las partes portantes de la estructura del cuerpo 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 se pegaron al marco de acero. [5] El borde inclinado del techo se transforma en los extremos inclinados de las paredes laterales, que sobresalen más allá de los frentes, formando faldones cortavientos diseñados para aumentar la estabilidad durante los cruces de túneles, los encuentros de trenes y los pasajes de estaciones. [5]
La sostenibilidad medioambiental fue uno de los principios del desarrollo de la locomotora 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 se pueden quitar, reemplazar o reconfigurar en versiones de serie. [2] [7] AEG imaginó cuatro configuraciones básicas del vehículo sobre la base de los componentes del 12X: una locomotora de alto rendimiento para servicio expreso en la configuración 12X original, un motor 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 gemela de transporte pesado con cabina de conductor en un extremo de ambas mitades. [5] [7] AEG también consideró el uso de componentes 12X en una EMU con la electrónica de potencia colocada debajo del piso y la mejora de los convertidores para sistemas de voltaje múltiple. [2] La modularidad también tenía como objetivo permitir el reemplazo de componentes con componentes más modernos a medida que la tecnología avanza durante la vida útil del vehículo. [5]
En noviembre de 1994, Deutsche Bahn eligió a AEG para suministrar al área de negocio de mercancías de DB, DB Cargo (hoy DB Schenker Rail ), ochenta locomotoras para trenes de mercancías de peso medio, la DBAG Clase 145. [ 3] El diseño original de la Clase 145 era un derivado más barato de la 12X, que dejaba de lado los componentes para velocidades más altas, incluidas las transmisiones de eje hueco, que fueron reemplazadas por transmisiones suspendidas en el morro más simples. [30] Después de la fusión de AEG Bahnsysteme y ABB Transportation en Adtranz, el diseño final de la locomotora se adaptó para tener más puntos en común con la DBAG Clase 101 , una locomotora expresa originalmente encargada a ABB al mismo tiempo. [30] En particular, los inversores refrigerados por éster menos avanzados con tiristores GTO y el transformador principal también refrigerado por éster de la DBAG Clase 145 se derivaron de los de la DBAG Clase 101, y el diseño del bogie se modificó para adaptarse a la familia Flexicoil de ABB, con una distancia entre ejes aumentada a 2.650 mm (104,3 pulgadas). [30]
Más tarde, la Clase 145 fue la base principal para la plataforma de locomotora eléctrica modular planificada por Adtranz, anunciada en marzo de 1998. [31] [32] Los tipos de locomotoras derivados de la DBAG Clase 145 incluyeron una versión de voltaje dual para tráfico internacional, la DBAG Clase 185, ordenada en julio de 1998. [33] Después de que Bombardier Transportation compró Adtranz en 2001, implementó completamente la idea de la plataforma de locomotora modular sobre la base de la DBAG Clase 185, [34] y la llamó TRAXX en 2003. [35]
