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EuroSprinter ES64-U4 2009 DE, EuroSprinter
[ Pobierz całość w formacie PDF ]ES64U4
Mehrsystem-Hochleistungslokomotiven-Plattform
Die ES64U4 ist eine schnellfahrende
Mehrsystemlokomotive für das europä-
ische AC- und DC-Schienenverkehrsnetz.
Sie erweitert die Siemens EuroSprinter®-
Familie („ES“) im hohen Dauerleistungs-
bereich von bis zu 6.400 kW („64“) mit
den vorhandenen schnellfahrenden
Mehrsystem-Universallokomotiven
(„U“) für AC-Netze sowie den vorhande-
nen Güterzug-Mehrsystemlokomotiven
für AC- und DC-Netze. Die ES64U4 ist –
je nach Variante – für den Betrieb in
folgenden Spannungssystemen geeig-
net:
Technische Informationen
Achsfolge
Bo’Bo’
Temperaturbereich
–25 °C bis +40 °C
(bei >35 °C ggf. Einschränkung der Traktionsleistung)
Einsatzhöhe
1.400 m
Dauerleistung (max.)
6.000–6.400 kW (Fahren und Netzbremse) bei AC 25 kV
und bei AC 15 kV
6.000 kW (Fahren und Netzbremse) bei DC 3 kV
3.000–4.200 kW (Fahren und Netzbremse) bei DC 1,5 kV
2.000–3.000 kW (Widerstandsbremse)
bei DC 3 kV und DC 1,5 kV (AC-Betrieb optional)
AC
15 kV
16,7 Hz
Max. Geschwindigkeit
200–230 km/h
AC
25 kV
50 Hz
Gewicht
87 t ± 2,5 %
DC
1,5 kV
Anfahrzugkraft
300 kN bei
µ
= 0,36 und 87 t Lokgewicht
Dauerzugkraft
250 kN
DC
3 kV
Elektrische Bremskraft
150–240 kN
Die EuroSprinter-Familie markiert den
modernsten Stand der Drehstrom-An-
triebstechnik für Universallokomotiven
der höchsten Leistungsklasse. Sie bietet
modernste Technik bei nachgewiesen
hoher Zuverlässigkeit.
Leistungsfaktor
> 0,95 (bei P > 2 MW)
Umgrenzungsprofil
UIC 505-1 Abschnitt 6.1, 6.2 und 6.4
Spurweite
1.435 mm
Länge
19.580 mm
Breite
3.019 mm
Drehzapfenabstand
9.900 mm
Radsatzabstand im Drehgestell
3.000 mm
Raddurchmesser
1.150 mm / 1.070 mm (neu/abgenutzt)
efficient rail solutions
Die Mehrsystemvarianten Rh 1116 der
ÖBB und BR 189 der DB AG gelten als
modernste Lokomotiven der Universal-
lokomotiven-Familie und sind die tech-
nische Basis für die ES64U4. Um den
unterschiedlichen Anforderungen diver-
ser Länderkombinationen (z. B. hinsicht-
lich Zugsicherungssystemen und Strom-
abnehmertypen) und kundenspezifischer
Sonderausstattungen (z. B. Außenlackie-
rung) gerecht zu werden, existiert die
ES64U4 in mehreren Ausstattungsvari-
anten. Die modulare Bauweise erlaubt
diese Anpassungen unter Verwendung
gleichbleibender Schlüsselkomponen-
ten. Jede Ausstattungsvariante erhält
eine Buchstaben- oder Zifferkennzeich-
nung (Beispiel ES64U4-A oder ES64U4-
B2). Die Ausstattung der Lokvarianten
wird in den Datenblättern „Varianten”
näher beschrieben.
300
250
200
Nennleistung 6,0–6,4 MW
150
100
50
0
3,0 MW
2,6 MW
–50
Widerstandsbremsen 2,0 MW
–100
Ro-La-Betrieb
–150
Netzbremsen 6,4 MW
–200
Wendezugbetrieb
Nachschiebebetrieb
–250
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200 220 240
Geschwindigkeit [km/h]
Zug-/Bremskraftdiagramm der ES64U4 (AC-Betrieb)
300
250
Mechanisches Konzept
Die ES64U4 ist eine Kastenlok mit End-
führerständen. Den Lokomotivkasten
kennzeichnen besondere mechanische
Eigenschaften. Er ist aufgrund der
hohen Festigkeitsanforderungen als
selbsttragende Struktur ausgeführt,
die sich in die Hauptbaugruppen Unter-
gestell, Führerhäuser und Maschinen-
raumseitenwände gliedert. Zur ein-
fachen Montage der Geräte ist der
Maschinenraum nach oben hin offen.
Die Öffnungen werden durch leicht
abnehmbare Dachsegmente abgedeckt,
die gleichzeitig auch die elektrische
Dachausrüstung tragen.
200
DC 3 kV Nennleistung 6,0 MW
150
100
DC 1,5 kV Nennleistung
3,0–
4,2 MW
50
0
–50
Widerstandsbremsen 2,0 MW
Ro-La-Betrieb
–100
–150
DC 3 kV
Netzbremsen 6,0 MW
–200
Wendezugbetrieb
Nachschiebebetrieb
–250
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180 200 220
Geschwindigkeit [km/h]
Zug-/Bremskraftdiagramm der ES64U4 (DC-Betrieb)
Haupttransformator
Trak tionsstromrichter
Kühlanlage
3 kV Gerüst
Fahrmotorlüfter
Hilfsbetriebe-Trafogerüst
Druckluftgerüst
Druckluftbehältergerüst
Zugsicherungsschrank
Hilfsbetriebegerüst
Batteriekasten
Bremswiderstand
Elektronikschrank
Feuerlöschanlage
Loklayout der ES64U4
AC 25 kV 50 Hz
AC 15 kV 16.7 Hz
DC 3 kV
DC 1.5 kV
R
I~
=
M
3 ~
C
=
3~
=
HB
Trafo-
gerüst
Zug-
sammel-
schiene
Stromrichter 1
C
3~
L
L
C
C
R
L
L
I~
=
C
M
3 ~
=
3~
R
Hauptstromplan (für eine Lokhälfte)
Die Gerüste und Schränke sind im Ma-
schinenraum beidseitig eines geraden
Mittelganges angeordnet. Kabel und
Druckluftrohre sind weitgehend in
einem gesonderten Kanal unter dem
Mittelgang verlegt, so dass sie von
oben her zugänglich sind. Der Transfor-
mator ist unterflur geschützt zwischen
den Drehgestellen angeordnet.
Achsanordnung ist Bo’Bo’. Die ES64U4
ist mit vollabgefederten Hohlwellenan-
trieben und integrierten Scheiben-
bremsen (HAB) ausgerüstet, die iden-
tisch zu denen der Rh 1016/1116 der
ÖBB bzw. der ES64U2 sind. Die Loko-
motive ist mit bis zu vier Stromabneh-
mern ausgerüstet, die allein oder in
Pärchen über den Drehgestellen ange-
ordnet sind.
lung angeschlossen ist. Der Energiefluss
ist somit in beiden Richtungen (Fahren/
Bremsen) möglich. Im DC-Betrieb wer-
den die verbundenen Zwischenkreise
über ein zweistufiges Netzfilter direkt
aus dem Fahrleitungsnetz versorgt. Die
Trafosekundärwicklungen sowie die
Saugkreisdrosseln werden als Netzfil-
terdrosseln verwendet, der Saugkreis-
Kondensator dient als Netzfilterkon-
densator. Im Bremsbetrieb wird – in
Abhängigkeit der Aufnahmefähigkeit
des Netzes – die von den Fahrmotoren
generatorisch erzeugte Energie in das
Fahrleitungsnetz zurückgespeist (reku-
peratives Bremsen). Im DC-Betrieb (und
optional im AC-Betrieb) kann auch über
den Bremssteller und Bremswiderstand
elektrisch (rheostatisch) gebremst wer-
den.
Wenn in den Leistungshalbleitern des
Stromrichters oder in einem der Fahr-
motoren ein Fehler auftritt, ermöglicht
das Schaltungskonzept der Lokomotive
den weiteren Betrieb mit reduzierter
Antriebsleistung, indem der fehlerhafte
Teil der Ausrüstung ausgruppiert wird.
Mit den funktionsfähig verbleibenden
Elementen kann die Lokomotive noch
mindestens 75 % ihrer maximalen
Anfahrzugkraft und ihrer maximalen
Antriebsleistung entwickeln.
Bei einem Aufprall werden die Kräfte
durch Puffer und dahinterliegende
Crashelemente in das Kopfstück und
weiter in die Seitenlangträger übertra-
gen. An jedem Lokomotivende werden
Energiemengen bis 1 MJ aufgenom-
men und durch Auffaltung der ver-
schraubten Crashelemente in Wärme
umgewandelt. Rechnerisch und – vom
Betreiber ungewollt – praktisch sind
Aufprallgeschwindigkeiten bis zu
40 km/h ohne weitere Schäden an der
Lokomotive nachgewiesen worden. Die
Führerhäuser sind gegen Schall, Hitze
und Kälte isoliert, modern und ergono-
misch gestaltet.
Antriebskonzept
Das elektrische Antriebskonzept der
Lokomotive beinhaltet zwei Stromrich-
tergerüste mit IGBT-Leistungshalblei-
tern und die darüber gespeisten Dreh-
stromasynchron-Fahrmotoren. Jeder
der beiden Stromrichter ist einem Dreh-
gestell zugeordnet und speist dort je
zwei Fahrmotoren. Ein Fahrmotor wird
durch einen Pulswechselrichter (PWR)
mit variabler Spannung und Frequenz
versorgt. Die beiden Zwischenkreise
eines Drehgestells sind über Trenner
miteinander verbunden. Im AC-Betrieb
speisen zwei 4QS die verbundenen
Zwischenkreise mit dem dazu parallel
geschalteten und 100-Hz- bzw. 33,4-Hz-
Saugkreis.
Die Lok ist mit Drehgestellen geschweiß-
ter Konstruktion ausgestattet, die den
Lokomotivkasten auf Flexicoil-Federn
tragen. Die Zug- und Bremskräfte wer-
den über Drehzapfen vom Drehgestell
auf den Lokkasten übertragen. Die
Der PWR wiederum erhält seine Energie
aus dem Zwischenkreis, der über einen
4QS an eine eigene Trafosekundärwick-
Jeder der beiden Stromrichter verfügt
über eine eigene, vom anderen unab-
hängige Antriebsregelung. Bei Ausfall
eines Antriebssteuergeräts (ASG) bleibt
ein Stromrichter und damit das zuge-
hörige Drehgestell funktionsfähig,
das andere wird abgeschaltet. Die im
Normalbetrieb gekoppelten Zwischen-
kreise eines IGBT-Stromrichters ver-
sorgen über einen weiteren PWR ein
3 AC 440- V-Hilfsbetriebenetz, dessen
Frequenz frei im Bereich zwischen
2–60 Hz eingestellt werden kann.
Da die Lokomotive zwei Stromrichter
besitzt, verfügt sie insgesamt über
zwei Hilfsbetriebenetze. Ein Hilfsbetrie-
bekreis wird zur Versorgung festfre-
quent betriebener Verbraucher wie
beispielsweise Klimaanlage, Luftpresser,
Pumpen oder Batterieladegerät genutzt.
Der zweite Kreis versorgt frequenzvari-
abel die Kühlluftanlagen mit angepass-
ter, möglichst geringer Frequenz bzw.
Leistung. Dadurch werden Außenschall-
emission und der Hilfsbetriebeenergie-
verbrauch reduziert.
und vom intakten PWR festfrequent mit
60 Hz versorgt. Eine Einschränkung der
Antriebsregelung ist damit in der Regel
nicht verbunden.
Bremse). In DC-Netzen, bei denen eine
Rückspeisung zu unerlaubten Span-
nungserhöhungen führen kann, wird
mit der Widerstandsbremse rheosta-
tisch – allerdings mit begrenzter Leis-
tung – gebremst. Optional ist eine
Widerstandsbremse auch im AC-Betrieb
möglich. Die selbsttätige, mehrlösige
Druckluftbremse wirkt auf insgesamt
acht innenbelüftete Scheibenbremsen.
Die Druckluftbremse wird vorgesteuert
und hält sich so für den unwahrschein-
lichen Fall eines Versagens des elektri-
schen Bremssystems bremsbereit.
Optional kann die Bremsanlage mit
einer Zusatzfunktion ausgerüstet wer-
den, die im hohen Geschwindigkeits-
bereich zur vorrangig eingesetzten
elektrischen Bremse die Druckluftbrem-
se ergänzt, um die maximal erlaubte
Bremskraft zu erreichen (Blending).
Steuerungskonzept
Die redundant ausgelegten Zentralen
Steuergeräte (ZSG) in 32-bit-Technolo-
gie sammeln und verarbeiten alle zum
Betrieb der Lokomotive notwendigen
Signale und Informationen. Die intelli-
genten Komponenten der Lok sind über
den MVB (multifunction vehicle bus)
mit dem ZSG verbunden. Streckensei-
tige Beeinflussungen gelangen über die
entsprechenden Sensoren/Antennen in
das Fahrzeug und werden in den Zen-
traleinheiten der Zugsicherungssyste-
me bzw. der Lokleittechnik verarbeitet
und entsprechende Schutzreaktionen
eingeleitet. Die Kommunikation zum
Zug erfolgt über den WTB (wired train
bus) im UIC-Kabel. Befehle und Mel-
dungen zur Mehrfachtraktion werden
über den WTB oder optional über
das ZMS/ZWS/ZDS-System der DB AG
gesendet.
Im Fehlerfall einer Hilfsbetriebeversor-
gung werden der fehlerhafte Pulswech-
selrichter ausgruppiert, beide Hilfs-
betriebenetze miteinander verbunden
Bremskonzept
Die Lokomotive hat eine vorrangige
elektrische Netzbremse (rekuperative
Reg. Nr. 002234QM
Siemens AG
Transportation Systems
Locomotives
Postfach 3240
91050 Erlangen
Germany
Telefon: (+49) (91 31) 7-2 15 44
Telefax: (+49) (91 31) 7-2 48 12
www.siemens.com/
transportation/locomotives
Printed in Germany
TH 066-040592 176702 DA 09041.0
Dispo 21715 c4bs 4453
Bestellnr.: A19100-V600-B293
Die Informationen in diesem Dokument enthalten
allgemeine Beschreibungen der technischen Möglich-
keiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen
müssen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind
daher im Einzelfall bei Vertragsabschluss festzulegen.
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