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AEG 12X型電力機車

AEG 12X型電力機車是由AEG於1994年建造的一台實驗性高效電力機車，並一直作為試驗平台和測試機車運行直至2010年。它在德國鐵路系統內被定型為德國鐵路128型電力機車，但始終由AEG持有。機車的設計特點是多項技術的創新，包括使用新型的半導體和水冷電力電子設備、全新的動力總成概念、全新的轉向架構造、以及可提升空氣動力性能的突出式風領，這也造就了機車獨特的外形。

德國鐵路128型電力機車
採用UNICEF特別塗裝的128 001號車（1996年）
概覽
類型電力機車
生產商AEG黑尼格斯多夫機車廠（英語：LEW Hennigsdorf）
生產型號12X
序列編號22500[1]
運營編號128 001-5
生產年份1994年
產量1
運用地點AEG、德國鐵路（租賃）、Adtranz、伯勒辛鐵路（租賃）、德鐵貨運（租賃）、巴斯夫（租賃）、龐巴迪運輸
技術數據
UIC軸式Bo'Bo'
軌距1,435毫米（4英尺8+1⁄2英寸）標準軌
輪徑新輪：1,250毫米
磨損輪：1,170毫米
軸重21公噸
軸距2,600毫米
機車長度19,500毫米[2]
受流電壓初始：
15千伏16⅔赫茲交流電架空電車線[2]
改造後：
15千伏16⅔赫茲及25千伏50赫茲交流電架空電車線[3]
受流方式集電弓[4]
牽引電動機三相異步電動機
型號：AEG BAZu 8881/4[5]
額定：1,840千瓦[5]
最高速度測試：283公里/小時
設計：250公里/小時[6]
運營：220公里/小時[6]
牽引功率持續：6.4兆瓦[6]
短期：7.2兆瓦[6]
牽引力起動：300千牛[4]
持續至90公里/小時：250千牛[4]
制軔方式動態制軔、輪盤制軔[4]
制軔力再生：250千牛[4]
機車重量85.9公噸[7]
現所有方龐巴迪運輸

機車的開發始於德國鐵路在1990年代初對設計一款多用途機車的招標，當採購方逐漸傾向於用不同的機車對應不同的服務領域後，設計開始朝著模組化的方向發展。12X型機車亦成為用於牽引中等載重貨運列車的德國鐵路145型電力機車的研發基礎，並隨著進一步的發展最終促成了龐巴迪TRAXX的模組化機車產品平台面世。

歷史

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開發121型機車

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120型電力機車是原德國聯邦鐵路首台使用三相異步交流感應電動機的電力機車，也是多用途機車概念的先行者，它可同樣適用於貨運、客運和高速列車的牽引任務[8]。德國聯邦鐵路自1979年起接收了5台樣車，隨後所有的德國本土機車製造商均自1987年起參與了其餘60台同型機車的製造[8]。1991年[9]，德國聯邦鐵路又開始向各鐵路製造商徵求新的500台多用途機車方案，它要求改良設計並提升連續牽引功率至5.6-6.4兆瓦（7500至8600匹馬力）[10]，代號為121型機車[11]。同時原德國國營鐵路也考慮採購200台[11]。

作為121型機車競標對手，ABB亨舍爾自1991年12月起開始在4台120型樣車中進行測試，並將其重新定型為實驗編號752型[8]。而AEG作為軌道車輛電氣部件的供應商，此時仍為戴姆勒-奔馳的一部分，則開始研發一個新的動力總成概念，以及基於可關斷晶閘管（GTO）技術的水冷變流器、輔助變流器和基於微處理器的牽引力控制系統（德語：Traction control system）[4]。1992年，AEG接管了前東德的黑尼格斯多夫電力機車廠（英語：LEW Hennigsdorf）（簡稱LEW），並將其更名為AEG軌道車輛有限公司（AEG Schienenfahrzeuge GmbH），併入AEG鐵路系統（AEG Bahnsysteme）的業務部門。而LEW此前已經開發出了輕量化的車身結構、更好的空氣動力學和高速傳動裝置[4]。AEG將這些結合在一起並繼續開發工作，旨在生成一台完整的機車[4]。新開發的基於可關斷晶閘管變流器在1992年底被裝配至752 002號車[12]，並在次年1月開始進行測試[10]；新的AEG動力總成則被裝配至120 118號車，自1993年起開始進行測試[5]。

12X項目

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在此期間，德國聯邦鐵路於1992年10月取消了121型機車的招標[8]，這是由於開發價格過高，同時採購方的組織架構和運營情況也發生了改變[9]。隨著鐵路改革的推進，德國聯邦鐵路和德國國營鐵路即將於1994年合併為德國鐵路[13]，而德國鐵路為長途客運、區域客運和貨運業務領域劃分了不同的機車車輛，這使得多用途機車的概念顯得不再必要了[8]。而貨運部門將優先考慮與高速列車服務共用一款多用途機車[13]。從1993年底起，德國鐵路的業務部門及其前任開始對專門針對其特定需求的電力機車進行重新招標[9][14]。

機車製造商為應對形勢的轉變，開始專注於它們的模組化設計，並允許通過移除或重置多用途機車的部件，從而衍生出不同的機車[6][15]。在121型機車的招標取消後，AEG以非正式的項目名稱「12X」繼續開展研發工作，並決定自己製造一台原型機[15]。這項決定也是出於1994年鐵路改革的進一步要求，導致了鐵路運營商必須發出整車標書，而不僅是讓製造商在零部件的層面上參與競爭，並要設立對車輛進行審批的獨立機構[4]。AEG為12X的發展計劃共斥資4,000萬馬克，機車本身的建造則另外花費了800萬馬克[16]。AEG對這款多用途的實驗機車漆以紅、白兩色的企業塗裝，將其命名為12X型機車（大寫字母X），並在1994年6月30日舉行了首次出廠儀式[16]。雖然機車為AEG所擁有，但德國鐵路亦將其定型為德國鐵路128型機車，並編號為128 001號[16]。

調試、改造及租賃運營

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在拖曳測試和靜態測試完成後，12X型機車在1995年4月10日進行了首次自主試運行[7]。1995年9月和10月，12X型機車又在德國鐵路滾動台進行的速度模擬測試中達到330公里/小時[7]。與此同時，AEG收到了一個商用低速版本的衍生型號訂單——德國鐵路145型電力機車[7]。為了對使用在145型機車上的部件進行運營試驗，12X型機車首先完成了針對160公里/小時的初步調試[7]，隨後租賃至德國鐵路，於1995年8月22日首次牽引定期城際列車班次運營[7][17]。

1996年，ABB公司與戴姆勒-奔馳將它們的鐵路業務部門整合為一個全新的合資企業——Adtranz[18]。1996年1月31日，Adtranz在紐倫堡玩具展（德語：Nürnberger Spielwarenmesse）期間為128 001號機車展示了一個全新的改良塗裝。車身上漆有聯合國兒童基金會的廣告、Adtranz標誌以及廣告贊助商馬克林的標誌[19]。同年2月，機車繼續進行最高時速至280公里/小時的調校試驗[19]，隨後又達到283公里/小時，並在1996年夏天通過了220公里/小時的審核[20]。

Adtranz還利用12X型機車作為平台測試更先進的電力電子設備。在1997年底，機車搭載了新型的絕緣柵雙極電晶體（IGBT）變流器，這是該技術在全球範圍內的機車中的首次應用[3][21]。1998年初，牽引力控制系統的電子設備也被更換[3]。該機車還獲得了最終的塗裝，在側壁上漆以彩虹色波浪紋圖案[22]。經過在勒奇山鐵路牽引BLS公司的列車進行廣泛的試驗和試運行後，機車回到了黑尼格斯多夫[22]。在隨後的幾年中，機車交替進行運行測試[23]，以測試機載系統和測試Adtranz新機型的調校服務[24]，並租賃至德國鐵路的貨運部門[25]和巴斯夫牽引定期貨運班次[26]。

2001年5月，Adtranz被龐巴迪運輸收購[27]。龐巴迪繼續使用12X型機車作為試驗車型，並將其駐紮在瑞士的歐瑞康（德語：Oerlikon (Zürich)）工廠[1]。至2010年7月，機車又返回黑尼格斯多夫工廠[1]。

12X機車在德國及瑞士以外發展

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1994年5月，挪威國家鐵路為引進大功率交流傳動機車進行招標，當中AEG公司以本型機車技術平台方案入標。但是，挪威國鐵最後決定採購ABB（及後與AEG亦被併購至Adtranz）的Re465型電力機車，並按挪威的實際需要重新設計，另行定型為El 18型。故此，12X的第二次出口方案告吹。

技術特點

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12X型機車的設計保留了120型機車的基本配置：擁有兩副轉向架、每副轉向架擁有兩副輪軸，每軸由一台獨立的三相異步電動機驅動；設於斜頂邊緣的電動機風冷設備和冷卻排氣裝置；以及帶有密閉牆和中央通道的氣密式機械室[2]。

電氣部分

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主變壓器被安裝在兩副轉向架之間的底板下[2]。它有6條次級繞組作為牽引電路[6]，其中一條供應車載輔助裝備和電池充電，另一條則用於對牽引列車供電[4]。輔助繞組連接至兩台120千伏安的輔助變流器[4]。

兩副轉向架各有一台牽引變流器，它們被置於主變壓器的正上方，位處中央通道的兩側，以儘可能的保持較短的電源線和一個對稱的重量分布[4] 。變流器最初使用模組化製造的兩個水冷式可斷晶閘管，它可以進行調節，從而允許控制電路的構造具有比常規晶閘管少得多的部件[2]。每台變流器中的3個模組之一作為變壓器繞組和直流電壓（德語：Gleichspannung）中間迴路（德語：Zwischenkreis）之間的四象限整流器[2][6]，另外2個模組則作為逆變器提供三相可變電壓可變頻率輸送至轉向架的兩台電動機，從而實現獨立的軸控[2]。用作直流架空電車線供電的直流斬波器也被預置[2]。在牽引力和電力控制方面，機車配備了GEATRAC II系統，它由32位元微處理器組成，允許軟體獨立於硬體之外運作和更新[4]。隨著Adtranz對機車進行升級，基於可斷晶閘管的變流器被絕緣柵雙極電晶體所取代，後者可適應多電壓條件下的運作，同時控制技術也更換為Adtranz當時最新的MITRAC系統[3]。

機械部分

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12X型機車搭載了新開發的GEALAIF動力總成[6]，其中GEA是指AEG公司，LAIF則表示帶有集成式牽引電動機的機車動力總成（Lokomotiv-Antrieb mit Integriertem Fahrmotor）[5]。電動機軸端與動力總成的小齒輪軸端通過膜片聯軸器相連，它採用可旋轉的徑向剛性材質，但可輕微彎曲[2][5]。GEALAIF概念的主要創新在於小齒輪軸端採用軸承的兩側支撐，而不是僅在電動機一側[5]。這種解決方案減輕了小齒輪軸端和相連的電動機軸端之間的彎曲力矩，從而大規模的降低了兩者的尺寸和重量[5]。動力總成和電動機的集成還包括強制風冷氣流的逆轉，通過冷卻氣流向下穿過電動機的動力總成端，還可對小齒輪實現降溫[5]。動力總成以傳動軸驅動輪對，它採用空心軸傳動（英語：Quill drive）的方式[5]。

轉向架的軸距為2,600毫米，較類似的機車的更短，這一設計的目的在與減少通過彎道時的受力及磨損[4]。而在早前的測試中，德國鐵路的工程師們對設計持質疑態度，這是由於被安裝在752 004號機車的另一副短型轉向架[28]，軸距為2650毫米的ABB制靈活浮動(Flexifloat)轉向架原型曾存在不少問題[29]。然而，經過滾動台測試[7]和線路測試的結果表明其運行是穩定可靠的[19]。其一系懸掛採用金屬螺旋彈簧，二系懸掛採用柔性圓彈簧懸掛（英語：Flexicoil suspension）[4]。轉向架和車體間的牽引力是通過斜拉杆的方式進行傳動[4]。

機車車體採用輕量化的構造，其目的是使12X型機車成為重量在84噸動力級別中最輕的機車[2]。處於工作狀態下的機車成品實際重量為85.9噸[7]。機車車體的支撐結構由底架和機械室側壁組成，並採用鋼質材料[4]。車頂、駕駛室和在底架下覆蓋變壓器的保護罩均由塑料及複合材料製成，它們被粘合在鋼質結構中[4]。傾斜的頂板通過邊緣過渡到側壁的斜面端，並突起超過車頭高度，這種風領式的設計可以增強機車在通過隧道、車站和列車交會時的穩定性[4]。

其它特點

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環境的可持續性發展是12X型機車開發的原則之一[2]。電力電子設備中由福伊特提供[6]的冷卻系統使用帶有乙二醇的自來水作為防凍劑，而不是油質或油質代用品[2]。對於機車的外部塗裝，水溶性塗料被用於取代有機溶劑比例很高的雙組分塗料[4]。與以往系統偏離的還包括空調設備，它使用的是不含氯的製冷劑[4]。

12X型機車的部件被開發為可移除、替換和重置的模組化系列版本[2][6]。AEG曾構想在12X型機車的部件基礎上配置4種基本車型：在原始的12X型機車配置中用於快速服務的高性能機車；用於高速電聯車和只有單個駕駛室的動力端；用於區域交通的輕載機車；以及兩端各有一個駕駛室的重載雙機車[4][6]。AEG也考慮用12X型機車的部件隨電力電子設備安裝在電聯車的地板下方，並改善用於多系統電壓的變流器設備[2]。模組化的目的還在於允許部件隨著科技的進步替換為更具現代化的部件，以延長車輛的使用壽命[2]。

衍生車型

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主條目：德國鐵路145型電力機車和龐巴迪TRAXX
 
145 067號機車

1994年11月，德國鐵路選擇了AEG作為其貨運業務領域德鐵貨運（即如今的德鐵辛克鐵路）的供應商，開發製造80台中量型貨運機車——德國鐵路145型電力機車[7]。最初的145型機車是12X型機車的廉價衍生品，它摒棄了用於高速運行的部件，包括空心軸傳動，取而代之的是更為簡化的軸懸式傳動[30]。在AEG鐵路系統與ABB運輸合併為Adtranz後，機車的最終設計被改變為與德國鐵路101型電力機車擁有更多的共性，後者原本也是德國鐵路在同期向ABB訂購的高速客運機車型號[30]。尤其是145型機車所搭載不太先進的可斷晶閘管酯冷逆變器和酯冷主變壓器均是來自101型機車。同時轉向架設計也作出了修改以適應原ABB開發的靈活浮動系列，其軸距被增至2,650毫米[30]。

隨後，Adtranz在1998年宣布，145型機車將成為該公司開展模組化電力機車計劃的主要平台[31][32]。由145型機車衍生的機車型號還包括用於國際運輸業務、搭載雙電壓作業系統版本的德國鐵路185型電力機車，後者在1998年7月由德國鐵路率先訂購[33]。在龐巴迪運輸於2001年收購Adtranz後，其在185型機車的基礎上完全實現了模組化機車平台的理念[34]，並於2003年將此命名為龐巴迪TRAXX[35]。

參見

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參考資料

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延伸閱讀

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  • （德文）Karl Gerhard Baur: Die Baureihen 145, 146 und 185. EK-Verlag, Freiburg 2002, ISBN 3-88255-145-3

外部連結

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