DB-Baureihe 120
| DB Baureihe 120 | |
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 120 142 bei der Einfahrt in den Stuttgarter Hauptbahnhof
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| Nummerierung: | 120 001–005 120 101–160 |
| Anzahl: | 65 |
| Baujahr(e): | 1979–1980 (120.0) 1987–1989 (120.1) |
| Achsformel: | Bo'Bo' |
| Spurweite: | 1435 mm (Normalspur) |
| Länge über Puffer: | 19.200 mm |
| Dienstmasse: | 84,0 t |
| Radsatzfahrmasse: | 21,0 t |
| Höchstgeschwindigkeit: | 200 km/h |
| Stundenleistung: | 4×1.400 kW = 5.600 kW |
| Dauerleistung: | 4×1.100 kW = 4.400 kW |
| Anfahrzugkraft: | 340 kN |
| Leistungskennziffer: | 66,6 kW/t |
| Stromsystem: | 15 kV 16,7 Hz AC |
| Stromübertragung: | Oberleitung |
| Anzahl der Fahrmotoren: | 4 |
| Antrieb: | Hohlwellen-Kardan-Einzelachsantrieb |
| Bremse: | elektrisch; KE-GPR, mehrlösig, mit Putzbremse; Federspeicherbremse |
| Zugbeeinflussung: | Sifa, Indusi, LZB |
Die Baureihe 120 ist eine Elektrolokomotive der Deutschen Bahn AG. Sie gilt als die erste in Serie gebaute Drehstrom-Lokomotive der Welt und stellt somit einen Meilenstein in der Entwicklung elektrischer Lokomotiven dar. Sie repräsentiert somit den letzten Stand der Entwicklung, den Drehstromantrieb, bei dem aus dem Wechselstrom der Fahrleitung in Traktionsstromrichtern der Drehstrom zum Antrieb der Asynchron-Fahrmotoren gewonnen wird. Ausgehend von der Technologie der Baureihe 120 wurden Mitte der 80er Jahre die ersten ICE-Triebköpfe entwickelt.
Geschichte
Der Antrieb der Baureihe 120 basiert auf dem Drehstrom-Asynchronmotor, der sich aus bahntechnischer Sicht gegenüber dem Einphasenreihenschlussmotor durch sein wesentlich geringeres Gewicht, kompaktere Einbaumaße und geringeren Wartungsaufwand auszeichnet. Zudem verträgt er auch im Stand hohe Belastungen, da er keine Kommutatoren hat.
Nachdem es schon ab 1899 Versuche mit dem Drehstromantrieb für Lokomotiven gegeben hatte, wurde es durch moderne Halbleitertechnik ab den 1960er Jahren möglich, in Schienenfahrzeugen mittels Frequenzumrichtern Drehstrom in variabler Spannung und variabler Frequenz zu erzeugen. Erste Erfahrungen mit der Drehstrom-Antriebstechnik erlangte die Deutsche Bundesbahn ab 1971 mit den dieselelektrischen Erprobungsträgern der Reihe DE2500 von Henschel. Aus einer dieser Lokomotiven, der 202 002, waren der Dieselmotor und der Generator ausgebaut worden, und die Lok wurde fest mit einem Steuerwagen der Bauart BDnrf 740.2 gekuppelt. Der Steuerwagen übernahm die Stromversorgung der Lokomotive; dazu wurde er extra mit einem Transformator und einen Stromabnehmer ausgerüstet. Auf diese Weise konnte eine Drehstrom-Elektrolok simuliert werden.
Die 1974/1975 durchgeführten Versuche mit dem Gespann verliefen überaus erfolgreich und zeigten, dass die in Erwartung geringerer Wartungskosten und Standzeiten erwünschte Universallokomotive technisch realisierbar war. Es wurde möglich, was seit Beginn des Lokomotivbaus Wunsch und Ziel der Entwickler war: Die Lok konnte prinzipiell alle damals in Betrieb befindlichen Elektroloks ersetzen und jede Art von Zug, egal wie schwer oder wie schnell, befördern. Schon Anfang der 1950er Jahre wollte die DB dies mit der E 10 erreichen; mit dem Wechselstromantrieb war dies jedoch damals noch nicht möglich, was zur Aufspaltung in Schnellzuglok (E10) und Güterzuglok (E40/E50) führte. Die Aussicht auf eine universell einsetzbare Lokomotive führte 1976 zum Entwicklungsauftrag für die Bo'Bo'-Ellok der Baureihe 120. Konsortialpartner waren BBC für die Elektrik, sowie Krauss-Maffei, Krupp und Henschel für den Fahrzeugteil.
Die Vorserienlokomotiven Baureihe 120.0
Am 14. Mai 1979 stand dann mit der 120 001 die erste Lokomotive der neuen Drehstrom-Generation auf den Schienen. Sie wurde zunächst für eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h zugelassen und beim Bw Nürnberg Rbf praktisch erprobt. Bis Januar 1980 wurden ihre Schwestern 120 002 - 005 ausgeliefert; die optisch leicht abweichende 120 005 (mit tiefer gezogenem Knick auf der Front) wurde dabei von Ablieferung an für eine Höchstgeschwindigkeit von 200 km/h zugelassen. Die Drehstromantriebstechnik und die durch den Einsatz der Traktionsstromrichter wesentlich effizientere elektrische Nutzbremse (beim elektrischen Bremsen kann die Lok Energie in die Fahrleitung zurückspeisen) überzeugten vollständig, aber die Transformatoren der Loks waren noch verbesserungswürdig und wurden im Verlauf der Testphase durch verbesserte Modelle ersetzt. Bemerkenswert war die Rekordfahrt der 120 001 mit einem Fünfwagenzug mit 265 km/h im Jahre 1984 als schnellste Drehstromlokomotive der Welt. Ausgerechnet diese Rekordlokomotive sollte 2004 die erste 120 sein, die - nach einem schweren Unfall - verschrottet wurde.
Die Serienlokomotiven Baureihe 120.1
Im Jahr 1984 wurden dann 60 Serienlokomotiven der Baureihe 120.1 bestellt. Die Änderungen im Vergleich zu den Prototypen waren gering, so entfiel beispielsweise die als Rückfallebene eingebaute elektrische Widerstandsbremse, da sich die Nutzbremse entgegen ersten Erwartungen als zuverlässig herausgestellt hatte. Dies ist im Nachhinein nicht unbedingt als positiv zu sehen, denn dadurch wurden die mechanischen Schwächen der Vorserien-Modelle der Baureihe 120.0 in der Serie beibehalten. Nach erfolgreichen Versuchen mit für maximal 160 km/h zugelassenen Prototypen konnten die Serienloks für bis zu 200 km/h zugelassen werden.
Die Auslieferung der Serienloks begann im Januar 1987 und dauerte bis Ende des Jahres 1989. Sie wurden sofort im planmäßigen Dienst eingesetzt, wobei sie in einem gestrafften Umlaufplan tagsüber InterCity- und InterRegio-Züge und nachts schnelle Güterzüge bespannten.
Einsätze bei der DB AG
Im Zuge der dritten Stufe der Bahnreform wurden die Loks dem Geschäftsbereich Fernverkehr (später DB Reise&Touristik, heute wieder DB Fernverkehr) zugeschlagen, so dass die Einsätze im Güterverkehr inzwischen eingeschränkt sind.
Die fünf Vorserien-Lokomotiven wurden über die Jahre immer wieder zusammen mit den anderen 120ern im Plandienst eingesetzt, die meiste Zeit über dienten sie jedoch als Bahndienstfahrzeuge (sie bekamen dazu auch neue Nummern und wurden zur Baureihe 752) oder Erprobungsträger für neue Technologien, die dann erstmals bei den E-Lok-Neubeschaffungen der späten 1990er Jahre in Serie verwendet wurden. Dazu gehörten z.B. Scheibenbremsen, die vorher aus Platzgründen bei Lokomotiven nicht eingesetzt werden konnten, oder neue Drehgestelle und Umrichter für die Baureihe 101. Seit Anfang 2002 befindet sich keine der Vorserien-120 mehr im aktiven Dienst. Die 120 003 gehört dem Verkehrsmuseum Nürnberg. Sie steht derzeit im Bahnpark Augsburg. 120 001 wurde bei einem schweren Unfall im Jahr 2004 zerstört und vor Ort zerlegt, und auch 120 002 ist zwischenzeitlich verschrottet worden.
Die Zukunft der 120.1 ist unklar, da durch die zunehmende Umstellung des Fernverkehrs auf ICE-Triebzüge inzwischen ein Überbestand an Fernverkehrsloks vorhanden ist. Da die Maschinen in den ersten Einsatzjahren z.T. überansprucht wurden (tagsüber Personenfernverkehr, nachts schwere Güterzüge), hat die Zuverlässigkeit mittlerweile deutlich nachgelassen, es sind vermehrt Rahmenrisse und andere gravierende Schäden aufgetreten.
Zum Fahrplanwechsel am 11. Dezember 2005 hat DB AutoZug einige Lokomotiven der Baureihe 120 von DB Fernverkehr erworben, um diese für Autoreisezüge zu verwenden. Die Loks blieben weiterhin in München beheimatet, die Umzeichnung zur Baureihe 121 wurde aber nur an der 120 113-6 vorgenommen, ehe die Abgabe der Maschinen wegen wieder gestiegenem Bedarf bei DB Fernverkehr rückgängig gemacht wurde.
Im Jahr 2007 gilt die Baureihe 120 als gut beschäftigt. In drei Umlaufplänen werden 37 Lokomotiven der Baureihe 120 vor allem im Intercity-Verkehr und für den neu eingerichteten, 200 km/h schnellen München-Nürnberg-Express, jedoch nur selten vor Güterzügen eingesetzt[1].
Inzwischen sind die ersten Exemplare der Baureihe 120 aus dem Betriebsdienst ausgeschieden. Dabei handelt es sich um 120 110, 120 158 und 120 159. Sie dienen als Ersatzteilspender.
120 153 und 120 160 wurden Anfang 2005 an die DB Systemtechnik verkauft und im Werk Nürnberg (NNX) einer Generalüberholung IS 703 unterzogen. Dabei erhielten die Loks abweichende Loknummern. Aus 120 153-2 wurde 120 501-2 und aus 120 160-7 wurde 120 502-0. Beide Loks kommen mit Versuchs- und Messzügen in ganz Deutschland zum Einsatz. Während der Fußballweltmeisterschaft 2006 wurden die Loks wieder an DB Fernverkehr abgegeben und kamen wieder im Plandienst der Deutschen Bahn AG zum Einsatz.
Das ursprüngliche Konzept der 120 als Universallokomotive verlor offensichtlich durch die Bahnreform an Bedeutung. Die eigenständig gewordenen Geschäftsbereiche der DB favorisierten aus Kostengründen speziell auf ihre jeweiligen Bedürfnisse zugeschnittene Fahrzeuge, während die 120 in den 1980er Jahren als Universallokomotive entwickelt wurde. Der einstige Hoffnungsträger der Deutschen Bundesbahn wurde nie in den beabsichtigten Stückzahlen bestellt und blieb auch ohne direkten Nachfolger. Die 120 stand jedoch Pate für die heutige Generation neuer Hochleistungs-Elloks, von der Baureihe 101 über die Baureihe 152 bis zur Baureihe 145.
Konstruktion
Die elektrische Ausrüstung
Hinter den vier getrennten Sekundär-Wicklungen des Haupttransformators unterscheidet sich die Elektrotechnik deutlich von allem, was es vorher auf deutschen Schienen gab. An jeder Sekundär-Wicklung ist ein ölgekühlter Traktions-Umrichter angeschlossen, der aus folgenden Baugruppen besteht:
- Vierquadrantensteller (im folgenden abgekürzt 4q-S)
- Gleichspannungs-Zwischenkreis
- Pulswechselrichter (PWR)
Je zwei Traktions-Umrichter sind zusammengeschaltet und versorgen gemeinsam die beiden Motoren eines Drehgestells. Ihre Pulswechselrichter erzeugen den Dreiphasen-Wechselstrom mit variabler Spannung (0–2200 V) und Frequenz (0,4–120 Hz) für die Fahrmotoren. Im Gleichstromzwischenkreis werden durch die 4q-S konstant 2800 V gehalten. Die 4q-S sind jeweils um 90° versetzt mit 183 Hz getaktet. Da ein 4q-S und ein PWR prinzipiell recht ähnlich aufgebaut sind, funktioniert auch die umgekehrte Arbeitsrichtung, was man sich bei der elektrischen Bremse der Lok zu Nutze macht: Der PWR speist dann mit dem von den Motoren erzeugten Drehstrom den Zwischenkreis, und der 4q-S erzeugt daraus wieder Einphasen-Wechselstrom, der in die Fahrleitung abgegeben wird. Der gesamte Aufbau der Drehstrom-Technik ist im Vergleich zu konventioneller Wechselstrom-Ausrüstung bzw. zu einer Widerstandsbremse einfacher.
Auf dem Dach findet man zwei Einholm-Stromabnehmer der Bauart SBS 80. Diese war aus dem damaligen Standard-Einholmpantografen SBS 65 weiterentwickelt worden und durfte bis zu 250 km/h (SBS 65 nur bis 200 km/h) benutzt werden. Die Konstruktion war 90 kg leichter als der SBS 65 und besser gefedert, um auch bei hohen Geschwindigkeiten sicheren Kontakt sicherzustellen. Da die Baureihe 120 ursprünglich nur als Erprobungsträger gedacht war, führte man auch im Fahrzeugteil einiges anders aus als bisher üblich: Erstmals konnte der Haupttransformator unter dem Fahrzeugboden angeordnet werden, dadurch war es möglich, den Maschinenraum sehr sauber, aufgeräumt und mit einem geraden, durchgehenden Mittelgang auszustatten. Der gesamte Fahrzeugteil ist durch weitgehenden Leichtbau gekennzeichnet, was zunächst auch Probleme bereitete. Besonders die Getriebegroßräder und Getriebekästen waren zu leicht ausgeführt, es kam häufig zu Brüchen und Öllecks, bis diese Teile durch stärkere ersetzt wurden. Bei den Drehgestellen setzte man auf die konventionelle Bauweise mit Drehzapfen. Die Sekundärfederung der Laufwerke wird durch Flexicoil-Schraubenfedern übernommen, die das Drehgestell nach einem Kurvenlauf automatisch wieder in zentrierte Position rückstellen können sowie Querbewegungen des Lokkastens ermöglichen. Die Kraftübertragung auf die Räder wird von einem Hohlwellen-Kardangelenk-Antrieb von BBC übernommen; die Masse der Fahrmotoren ist dabei vollständig über das Drehgestell abgefedert.
Auch in puncto Hilfsbetrieb ging man bei der BR 120 völlig neue Wege: Erstmals wurde ein Drehstromhilfsbetriebe-Netz verwendet, das neben kleineren Motoren auch eine Regelung der Hilfsbetriebe ermöglicht. Die BR 120 verfügt über drei Hilfsbetriebeumrichter (HBU), die über die Hilfsbetriebewicklung des Haupttransformators gespeist werden. HBU 1 und 2 versorgen jeweils die beiden Fahrmotorlüfter eines Drehgestells sowie jeweils einen zugeordneten Transformatorölkühlerlüfter. Dabei wird die Motordrehzahl in Abhängigkeit vom Kühlbedarf durch den HBU flexibel geregelt. Der dritte HBU arbeitet mit fester Frequenz und versorgt andere Hilfsbetriebe, wie z. B. die Trafoölpumpen. Der Luftpresser der BR 120 wird ebenfalls über den HBU 3 versorgt. Um ein problemloses Anlaufen zu ermöglichen, wird beim Zuschalten des Luftpresser der HBU 3 kurzzeitig heruntergefahren. Die Lokomotive überwacht alle relevanten Temperaturwerte automatisch. Kommt es trotz voll ausgeregelter Hilfsbetriebe zu Grenzwertüberschreitungen, wird eine Traktionssperre ausgegeben.
Die Bremsanlage
Als Bremseinrichtung verfügen die Loks neben der elektrischen Bremse noch über eine durchgehende, indirekt wirkende mehrlösige Druckluftbremse Bauart KE-GPR mit direkter Zusatzbremse zum Rangieren. Im Bremsbetrieb wirkt an der Lokomotive in der Regel allein die elektrische Bremse; die Druckluftbremse ist vorgesteuert und kommt nur beim Ausfall der E-Bremse zum Einsatz. Im Gegensatz zu den elektrischen Widerstandsbremsen der Einheitselloks sinkt die Bremskraft nicht mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit, sondern die E-Bremse kann aufgrund der Drehstromantriebstechnik quasi bis zum Stillstand mit voller Kraft wirken. Um die Haftreibung auf der Schiene insbesondere unter schlechten Witterungsverhältnissen zu verbessern, wurde nachträglich eine sogenannte „Putzbremse“ eingerichtet, die bei Betrieb der E-Bremse die Klotzbremse mit 0,25 bar Bremszylinder-Druck anlegt. Dadurch sollen die Radlaufflächen aufgeraut werden, was zu verbesserter Zug- und Bremstraktion führt. Die Putzbremse der 120 wurde - wie bei den Baureihen 101, 145 und 152 bei passenden Gelegenheiten (z.B. Revisionen) ausgebaut, da ein praktischer Nutzen nicht nachgewiesen werden konnte. Als Festhaltebremse dient eine Federspeicherbremse.
Der Führerstand
Der erstmals bei der Baureihe 111 verwendete DB-Einheitsführerstand war bei der Baureihe 120.1 bereits ab Anlieferung druckdicht ausgeführt, um die Loks auch auf den Neubaustrecken einsetzen zu können, die 120.0 wurden entsprechend nachgerüstet. Druckgeschützte Innenräume sind bei hohen Geschwindigkeiten wichtig, da bei Zugbegegnungen die Außenluft durch die sich mit hoher Relativgeschwindigkeit, oft mit über 400 km/h, einander annähernden Züge insbesondere in Tunneln stark komprimiert wird, was im schlimmsten Fall Gehörschäden verursachen kann. Daher müssen alle dort eingesetzten Fahrzeuge Druckschutz-Auflagen erfüllen.
Die Sicherheitseinrichtung
Neben dem vorgeschriebenen Sicherheitspaket bestehend aus Sicherheitsfahrschaltung, Punktförmiger Zugbeeinflussung (ursprünglich LZB/I80, inzwischen bei einigen Loks bereits mit Softwarestand der PZB 90) und Zugbahnfunk verfügen die Loks über die bei hohen Geschwindigkeiten notwendige Linienförmige Zugbeeinflussung (LZB), eine Automatische Fahr- und Bremssteuerung, sowie über Steuergeräte für die elektropneumatische Zugbremse (ep) und die Notbremsüberbrückung (damit ein notgebremster Zug nicht im Tunnel, sondern erst dahinter zum Stehen kommt). Nachgerüstet wurde ein Rechner für den elektronischen Buchfahrplan EBuLa. Alle Lokomotiven können seit Anlieferung sowohl in Doppeltraktion als auch für Wendezüge eingesetzt werden. Hier wurde erstmals die zeitmultiplexe Doppeltraktionssteuerung [ZDS] verwendet, daher waren sie bis zum Einsatz der Baureihe 101 auch die einzigen Loks, die Steuerwagen-geführte IC-Züge mit bis zu 200 km/h schieben durften. Die Vorserien-Maschinen besaßen zudem auch noch die konventionelle Wendezugsteuerung, welche den Einsatz mit Wendezügen z. B. aus Silberlingen ermöglichte.
Literatur
Bücher
- Karl Gerhard Baur: Die Geschichte der Drehstromlokomotiven. Eisenbahn-Kurier Verlag, Freiburg im Breisgau 2005, ISBN 3882551461
- Christian Wolf: Die Baureihe 120. Die erste Drehstrom - Ellok der DB. Eisenbahn-Kurier Verlag, Freiburg im Breisgau 2004, ISBN 3882553510
Zeitschriften
- Marcus Niedt: Abschied der Weltmeister. Die Baureihe 120.0. In: LOK MAGAZIN. Nr. 248/Jahrgang 33/2002. GeraNova Zeitschriftenverlag GmbH München, ISSN 0458-1822, S. 36-47.
Weblinks
- Baureihenbeschreibung und Bilder fast aller 120er
- www.120er.de - umfangreiche Baureihenbeschreibung
- Die Baureihe 120 - Der Alleskönner
- Die Baureihe 120 auf www.elektrolok.de
Quellenhinweise
- ↑ Quelle: Lok-Report (Berlin), Ausgabe 2/2007
