Rixke Rail’s Archives

Accueil > Het Spoor > Rollend materieel > Locomotieven > De locomotief voor drievoudige stroom type 150

De locomotief voor drievoudige stroom type 150

G. Vanhee, hoofdingenieur.

lundi 31 décembre 2007, par rixke

Toutes les versions de cet article : [français] [Nederlands]


In een vorig artikel (Het Spoor, nr 54 van februari 1961) heeft M. Neruez uiteengezet welk probleem het naast elkaar bestaan van verschillende stelsels van elektrische tractie stelde :

  • Gelijkstroom op 1.500 V spanning in Nederland ;
  • Eenfasige wisselstroom op 15.000 V. spanning - frequentie 16 2/3 perioden per seconde - in Duitsland ;
  • Eenfasige wisselstroom op 25.000 V spanning - frequentie 50 perioden per seconde - in het Noorden en het Oosten van Frankrijk ;
  • Gelijkstroom op 3.000 V spanning in België.

De elektrificatie van de lijn Brussel - Parijs zal in mei 1963 voltooid zijn en zal aldus de elektrificatie verlengen van de lijn Amsterdam - Brussel die sedert 1957 in gebruik werd genomen.

Tijdens het traject Amsterdam - Brussel - Parijs zal er dus rekening moeten worden gehouden met drie verschillende stelsels van elektrische tractie : de overgangspunten zijn Roosendaal (overgang Nederland - België) en Quévy (overgang België - Frankrijk). Zal de locomotief aan elk overgangspunt dienen te worden vervangen ? Wat gedaan voor de internationale treinen die thans door een stoomlocomotief, een diesellocomotief of door T.E.E.-dieselmotortreinen gesleept worden ?

De oplossing ligt bij de locomotief voor drievoudige stroom die geen grenzen kent en die op de drie verschillende elektrische netten van Nederland, België en Frankrijk, op volle kracht, de gewone reizigers- en T.E.E.-treinen sleept (laten wij hier aanstippen dat de huidige T.E.E.-oplossing met motorwagentreinen op de lijn Amsterdam - Parijs door een stelsel van gesleepte treinstellen zal worden vervangen ; deze oplossing zal evenwel slechts op het einde van 1964 kunnen worden toegepast).

 Algemene kenmerken van de locomotief.

Met het oog op het verzekeren van haar aandeel in het verkeer, heeft onze Maatschappij bij de nationale industrie vijf « driestromige » locomotieven besteld : de « Ateliers de Constructions électriques de Charleroi » voor het elektrisch gedeelte en « La Brugeoise et Nivelles » voor het mechanisch gedeelte.

De eerste locomotief van de reeks verliet zo pas de werkplaatsen van Nivelles.

De voornaamste kenmerken ervan zijn de volgende : type Bo-Bo (d.w.z. twee draaistellen die elk 2 onafhankelijke drijfassen hebben) ; gewicht, 84 ton ; aantal motoren, 4 ; totaal een-uurvermogen, 3.600 pk ; maximumsnelheid, 150 km-h.

Rekening houdende met de verbeteringen van het baantracé, die aan weerszijden van de grens werden aangebracht, zal de locomotief met een stel van een tiental rijtuigen het traject Brussel - Parijs, zonder stilstand, in 2 h 30 kunnen afleggen.

 Algemene inrichting en mechanisch gedeelte.

De algemene inrichting is dezelfde als die van onze elektrische locomotieven van de binnenlandse dienst : een bestuurdersafdeling voor en achter, waartussen een ruime machinekamer.

In deze kamer treffen wij al de organen aan van de elektrische uitrusting van onze gelijkstroomlocomotieven alsmede die welke nodig zijn om de 1 « driestromige » locomotief met wisselstroom te voeden : de gelijkrichters en de transformator die onder het raamwerk van de kast, in het centrale gedeelte, is opgehangen.

Deze aanvullende toestellen en wat er moest bijgevoegd worden om het vermogen van 2.560 tot 3.600 pk op te voeren, hebben het elektrisch gedeelte van de « driestromige » locomotief met 20 % verzwaard in vergelijking met onze locomotief van 3.000 V. Daar het totaal gewicht van de « driestromige » locomotief bovendien strikt beperkt is tot 84.000 kg om in Frankrijk tegen hoge snelheid te kunnen rijden, werd de algemene bouw van de kast lichter gemaakt, zonder evenwel het weerstandsvermogen van de locomotief alsmede dat der draaistellen te ondermijnen.

Het draaistel van het type « Winterthur », waarmee de meeste onzer elektrische locomotieven van de binnenlandse dienst zijn uitgerust, werd vervangen door een lichter draaistel dat door « La Brugeoise et Nivelles » uitgedacht werd ; in hoofdzaak stemt het overeen met dat van onze diesel- elektrische locomotieven 212.101 tot 212.103.

De inrichting van de bestuurdersafdelingen werd opnieuw bestudeerd op een verkleind model. Dank zij de aangebrachte verbeteringen kan de bestuurder zijn taak thans in de meest comfortabele voorwaarden en met groot gemak uitvoeren.

 Tractiemotoren.

Onder de voorgestelde oplossingen werd die verkozen van de tractiemotoren met gelijkstroom waarvan de werkingsspanning 1.500 V bedraagt.

Op het net van 1.500 V gelijkstroom zijn de 4 motoren in parallel geschakeld.

Op het net van 3.000 V gelijkstroom zijn de 4 motoren in serie parallel geschakeld.

Op het net van 25.000 V wordt de wisselstroom vooraf naar een omschakelingsinrichting gezonden waar de wisselstroom op 25.000 V spanning wordt omgezet in gelijkstroom op 1.500 V spanning. Bij het verlaten van deze inrichting kunnen de 4 geschakelde tractiemotoren dan gevoed worden zoals bij de 1.500 V gelijkstroom.

Merk evenwel op dat, ter wille van het gewicht en de plaatsruimte, de omschakelingsinrichting op de locomotief eenvoudiger moet zijn dan in een vast onderstation. De geleverde stroom is dus veel meer gegolfd. Daarom verschilt de tractiemotor enigszins van de motor der locomotieven die uitsluitend met gelijkstroom werken, ofschoon die wijzigingen slechts van ondergeschikt belang zijn.

Wegens de hoge snelheid die de « driestromige » locomotief moet ontwikkelen, heeft men evenwel afgezien van de neusophanging der tractiemotoren in de onderstellen, en dit ten voordele van een volledig elastische ophanging, waarbij het motorenkoppel met de assen verbonden is door middel van een transmissie met verende schakels van het type Alsthom dat op meerdere buitenlandse netten gebruikt wordt.

 De inrichting voor het omschakelen van wisselstroom op 25.000 V in gelijkstroom op 1.500 V.

Hier is alles nieuw.

De omschakeling van de wisselstroom in gelijkstroom geschiedt met silicium gelijk richters die pas enkele jaren geleden werden uitgevonden. De siliciumgelijkrichter vervult, in een zekere zin, de rol van een klep die de stroom in een richting doorlaat maar niet in een andere.

Het actieve element van de gelijkrichtercel bestaat uit een siliciumschijfje dat in een huls met koeler is gewikkeld ; dank zij dit schijfje, dat de afmetingen van een frank heeft, kan men een stroom van 200 ampères doorlaten en een spanning van 400 tot 500 V stuiten.

Baart het geen verwondering dat de siliciumgelijkrichter nog maar zeer onlangs werd uitgevonden hoewel zijn voornaamste bestanddeel als grondstof in de natuur aangetroffen wordt ? Niet het vinden van silicium is moeilijk, maar de zuivering ervan : om een gelijkrichter te bekomen moet het silicium zeer nauwkeurig gezuiverd worden, wat alleen met moderne methodes kan worden bereikt.

Door een aangepaste montage van meerdere cellen in serie en parallel, wordt de wisselstroom van de France bovenleiding omgezet in stroom die vrijwel gelijkstroom is en die door motoren kan worden benut.

 Andere bijzonderheden.

Zoals wij het hierboven beschreven, zou het principe van deze locomotief de indruk kunnen verwekken dat alles eenvoudig is ; dit is helaas het geval niet. Indien het volstaat de schakelingen van de motoren te veranderen en de schakelinrichting in of buiten dienst te stellen naargelang van het stroomatelsel, dan moet dit toch in alle ernst uitgevoerd worden, want elke vergissing zou voor de locomotief catastrofale gevolgen kunnen hebben : daarom werd de installatie met talrijke automatische controles en vergrendelingen uitgerust ten einde vóór de uitvoering alle handelingen van de bestuurder nauwkeurig na te gaan.

Vanaf de stroomafnemer tot aan de terugkeer van de stroom aan de spoorstaaf rijzen er heel wat andere problemen op. Bij wijze van voorbeeld, willen wij hier even spreken over het stekelige probleem van de pantograaf.

Rekening houdend met het vrije ruimteprofiel van zijn kunstwerken, de bouw van zijn bovenleiding, zijn stroomstelsel en zijn exploitatie voorwaarden heeft elk land een stroomafnemer gestandaardiseerd. Bij vergelijking van de kenmerken der Franse, Nederlandse en Belgische netten, ziet men hoe verscheiden die kenmerken zijn. Er moest dus een oplossing gevonden worden die in alle omstandigheden voldoening zou geven.

Wielassen van 1,25 m en elastische ophanging der motoren.
Frankrijk Nederland België
Aard van de stroom 25 kV 50 HZ 1.500 V gelijkstroom 3.000 V gelijkstroom
Hoogte van de rijdraden :
minimale (m) 4,60 4,80 4,80
normale (m) 5,75 5,50 5,10
maximale (m) 6,50 5,85 6,25
Stroomafnemers
totale lengte beugel (m) 1,60 1,90 1,76
aantal slepers 1 2 1
Statische contactdruk van de stroomafnemer tegen de rijdraad (kilos) 6 tot 7 12 8
Aard der wrijvingsroeden koper-staal gemetalliseerde kool kool

Hier volgt nu de aangenomen oplossing :

  • Een speciale stroomafnemer voor het Franse traject, volkomen gelijk aan die welke door de S.N.C.F. op de lijnen met 25 kV gebruikt wordt ;
  • Een gemeenschappelijke stroomafnemer voor de Nederlands en Belgische baanvakken.

Deze laatste is gans nieuw voor beide netten en kon slechts na heel wat wijzigingen worden gebouwd : hij zal twee slepers hebben (en niet één zoals dat op ons net gebruikelijk is) en wrijvingsroeden van koper-staal ; het opnemen van aanzienlijke stroomsterkten is niet mogelijk met roeden van kool, zelfs indien zij gemetalliseerd zijn.

Bij het nazien van de tabel zal iedereen met verbazing vaststellen dat die zelfde stroomafnemer in België een hoogte van 6,25 m moet kunnen bereiken en in Nederland in geen geval de hoogte van 5,85 m mag overschrijden.

Laten wij ook nog de aanwezigheid aanstippen van de « eenbenige » stroomafnemer, hoewel die keuze geen verband houdt met de « driestromige » aard van de locomotief.

Ten slotte vermelden wij nog dat de elektronica voor de eerste maal op ons rollend materieel zal worden gebruikt ; de volledige inrichting der siliciumgelijkrichters zal door een elektronisch geheel gecontroleerd en beschermd worden ; de tractiemotoren zullen door een elektronisch toestel tegen overdreven snelheden beschermd worden en, uiteindelijk, zal de regeling van de gelijkstroomuitschakelaar elektronisch aangepast worden aan de spanning der netten met 1.500 V of 3.000 V.

Het draaistel type B.N.

 Taak van de bestuurder.

De machine is wel ingewikkeld, maar daarom zal de taak van de bestuurder toch niet lastig zijn. Terwijl hij knusjes voor zijn bedieningslessenaar zit, zal hij, bij de doortocht aan de grens, gewoon een bijkomende handeling moeten uitvoeren, een handeling die hij reeds sedert 1957 bij het voorbijrijden van de Belgisch-Nederlandse grens uitvoert. Zïj verloopt als volgt :

  • De stroomafnemer neerlaten op bevel van een speciale seininrichting die aan de ingang van het overgangspunt opgesteld staat ;
  • Een drukknopschakelaar induwen om op afstand de werking te bevelen van de spanningscommutator die de schakelingen bewerkstelligt welke met het andere stelsel overeenkomen ;
  • De passende stroomafnemer weer oprichten op bevel van een speciale seininrichting die aan het einde van het overgangspunt opgesteld staat.

En indien de bestuurder een vergissing begaat ? In dat geval bestaat er geen gevaar voor incidenten daar de machine geen gevolg geeft aan verkeerde bevelen ! Zo zal de bestuurder, bij het vast stellen van de weigering van zijn machine, zijn vergissingen herstellen… wellicht ten koste van enkele minuten vertraging waarvoor hij alleen zal verantwoordelijk zijn.


Algemene kenmerken
Bouwjaar 1962
Bouwer B & N Nivelles B.N.
Type Bo’Bo’
Effectief 5
Nummering
gelijkrichter Siemens 15 01-03
gelijkrichter Schneider West. 15 04-05
Stroomtype wisselstroom 25kV/50Hz
gelijkstroom 3kV
1,5kV
Vermogen doorlopend kW 2620
uur kW 2780
Massa ritklaar t 77,7
Max. asbelasting t 19,5
Max. trekkracht bij aanzetten kN 180
Max. snelheid trein km/h 160
alleen km/h 140
Grensprofiel UIC
Mechanische kenmerken
Doorlopen bochtstraal m 125
Draaistel met centrale spil B & N
Ophanging primaire Winterthur
secundaire Schlieren
Wieldiameter nieuw mm 1250
Rembediening Oerlikon
Remsystemen
Autom. drukluchtrem
Rechtstr. drukluchtrem PR
Elektropneum. rem bediend door toestellen Oerlikon EPA 700 ep
Motorisatie en elektrische kenmerken
Bouwer ACEC
Traktiemotor ophanging integraal
aantal 4
type ES 541
doorl. vermogen kW 655
Aandrijvingsoverbrenging met beweegbare ringen en holle as Alsthom
Overbrengingsverhouding 3,08
Bediening met nokkenas JH
Transformator
Spanningen primaire V 25 000
secund. tractie V 1 825
secund. verwarming V 1484
secund. toebehoren V 400
Vermogen kVA 3 782
Gelijkrichters : Si
Type cellen Siemens L0360
Schneider West. 12B120
Totaal aantal Siemens 338
Schneider West. 384
Ventil. motor voor tractiemotor spanning V 1500
aantal 2
vermogen kW 23
spanning V 60/90
Ventil. motor voor spoel aantal 1
vermogen kW 3
Motor voor compressor spanning V 1500/3000
aantal 1
vermogen kW 12
Batterij type Saft12Y56
nom. spanning V 72
vermogen Ah 80
Compressor type Westinghouse 242 VBZ
aantal 1

1 Elektrische kast 2 Ventilatoren
3 Gelijkrichters 4 Groep moto-compressor
5 Blok J.H. 6 Toestellen afdeling
7 Blok D.U.R. 8 Spoelen
9 Pneumatische borden 10 Transformator
11 Hoofdreservoirs

Bron : Het Spoor, november 1962