Baureihe
E 03/BR 103.1

Locomotiva DB

Nella foto: E 03 004
prototipo (modello Lima)

Scheda tecnica

Dati generali


Numerazione E 03 001÷004
BR 103 101÷245
Impiego treni veloci/TEE
Rodiggio Co'Co' Costruttore
(mecc./elettr.)
Henschel/Siemens
Consegna 1° esemplare 1965 (prot.)
1970 (serie)
N° esemplari prodotti 249
Trasmissione
Henschel*
Siemens
Alimentazione
CA monofase
162/3Hz 15kV
Vmax (km/h) 200(1) Potenza (kW) unioraria 7.780
continuativa 7.440(2)
*solo 2 prototipi (1)280 km/h per 003 e 222 (trasmissione modificata) (2)6.420/5.950 kW nei prototipi

Misure e masse


Lunghezza ai resp.
19.500 mm*
Massa in servizio 114 t(1)
Diametro ruote portanti
non applicabile
Carico assiale 19,0 t(2)
Diametro ruote motrici 1.250 mm
Passo 2.250 mm
(1)112 t nei prototipi  (2)18,7 t nei prototipi  *20.200 mm dalla BR 103 216 in poi

Prestazioni


Pendenza Massa rimorchiata Velocità
0‰ 400 t
800 t
200 km/h
160 km/h

5‰
300 t
200 km/h*
*continuativa

Premesse storiche

Nel 1961 la DB si trovò in una situazione analoga a quella della DRG nella prima metà degli anni '30: per contrastare la concorrenza del trasporto individuale su gomma era necessario realizzare collegamenti ferroviari rapidi tra le principali città a velocità più elevate di quelle possibili al momento. La Vmax (140 km/h) delle E 10.1, allora ancora in consegna, era però chiaramente insufficiente e si ritenne di dover puntare ad una Vmax di 200 km/h e, in prospettiva, ancora più elevata. Si richiese pertanto alle industrie del settore di presentare proposte per una locomotiva a 6 assi motori (per operare anche su linee con limite di massa assiale a 18 t) ripartiti su 2 carrelli, in grado di rimorchiare un rapido da 400 t a 200 km/h e di accelerare un treno da 300 t, in piano, da 0 a 200 km/h in 160 s. Tra i progetti presentati fu scelto quello di Henschel (parte meccanica) e Siemens (parte elettrica) e nel giugno 1962 fu firmato il contratto per la fornitura di 4 pro- totipi, per effettuare le necessarie prove prima di avviare una produzione in serie. Date le elevate accelerazione e velocità si richiesero l’installazione di un freno elettromagnetico ad alta efficienza e di organi di captazione della corrente in grado di garantire un’adeguata captazione della corrente anche alle massime velocità. Inoltre si ricorse massicciamente alle nuove (per l’epoca) tecniche di modulazione elettronica delle correnti.
Come già fatto con le E 10, a fini comparativi i 4 prototipi furono allestiti con diverse combinazioni di apparati elettrici e meccanici. Il primo (E 03 002) fu consegnato alla DB nel febbraio 1965, nei colori della livrea TEE, seguito dagli altri 3 entro giugno dello stesso anno, in tempo per una messa a punto preliminare per il servizio regolare a 200 km/h tra Monaco ed Augsburg pevisto in occasione dell'Esposizione Internazionale dei Trasporti (IVA). Il servizio fu un grande successo di immagine, ma evidenziò alcuni problemi e questo determinò un approfondito e lungo programma di prove, tanto che il via alla produzione in serie fu dato solo nel 1969. Nel frattempo anche il requisito di prestazione era stato modificato (480 t a 200 km/h e 800 t a 160 km/h). Fu così che le nuove macchine furono classificate, secondo il sistema EDV, come BR 103.1, con il primo esemplare (BR 103 101) consegnato a maggio 1970 e l'ultimo (BR 103 245) consegnato a luglio 1974.

Tecnica

La cassa era frutto di accurati studi nella galleria del vento, con le testate ispirate a quelle dei treni automotori "Eierkopf", con fusti dei repulsori profilati aerodina- micamente e carenatura inferiore, e le fiancate caratterizzate dall'assenza di fine- strini e dalla presenza delle sole griglie di raffreddamento. Le ampie cabine, che offrivano al macchinista un elevato comfort ed un'eccellente visibilità della linea, erano collegate da 2 corridoi laterali che assicuravano un agevole accesso agli apparati elettrici. Un elemento centrale, con 1 lucernaio per lato, rialzato e raccordato aerodinamicamente, accoglieva il trasformatore e alcune apparecchia- ture, pur rimanendo entro i limiti della sagoma SBB. I prototipi si distinguevano esteriormente per una minor lunghezza della cassa e per le griglie di raffredda- mento, disposte su un'unica fila allineata a quella dei finestrini delle cabine, anziché su 2 file come negli esemplari di serie.

Parte meccanica

La cassa, integralmente saldata, era realizzata in lega leggera per contenere la massa ed era del tipo autoportante, con traverse di irrigidimento in scatolato di lamiera, anch'esse integralmente saldate. Era suddivisa in 5 elementi: le 2 cabine (fisse) e 3 elementi centrali, facilmente smontabili per agevolare la manutenzione delle apparecchiature elettriche e connessi da guarnizioni che assicuravano la tenuta agli agenti atmosferici. Le traverse frontali sostenevano gli organi di repul- sione ed aggancio ed erano predisposte per il montaggio dell'aggancio automa- tico. Quelle immediatamente seguenti scaricavano la massa su ciascun carrello tramite otto molloni a spirale (4 per lato) e le restanti sostenevano la massa delle apparecchiature elettriche principali.
I carrelli erano in scatolato di lamiera, integralmente saldati, con l'asse centrale che poteva traslare di +/- 8 mm per facilitare l'inscrizione in curva. La sospen- sione secondaria era parimenti realizzata mediante molle a spirale (una coppia per ogni boccola) con ammortizzatore idraulico per compensare i moti di serpeg- gio. Gli assi motori, con ruote da 1.250 mm, erano azionati in 2 esemplari dalla trasmissione Henschel, già sperimentata sulla E 10 299, e negli altri 2 esemplari dalla trasmissione Siemens, già sperimentata sulla E 10 300. Lo sforzo trattivo veniva trasferito dal carrello alle traverse tramite barra longitudinale (trazione bassa), il che riduceva il cabraggio, ed il rischio di slittamento, all'avviamento.
La frenatura della locomotiva era affidata essenzialmente all'apposito apparato elettrico di tipo reostatico, che per la prima volta presentava una capacità frenan- te superiore a quella del freno tradizionale. Quest'ultimo, del tipo a due stadi, entrava in azione solo dopo che la velocità era stata adeguatamente ridotta. La regolazione dell'intero procedimento era automatizzata.

Parte elettrica

A fini di confronto su 2 prototipi (002 e 004) furono montati pantografi tradizionali tipo DBS 54a sperimentalmente dotati di striscianti Wanisch e sugli altri 2 (001 e 003) furono montati nuovi pantografi monobraccio tipo SBS 65. Gli striscianti Wanisch diedero però problemi di aerodinamica e furono sostituiti con quelli "Bügel-Entgleisungen". L'interruttore principale era del tipo ad estinzione dell'arco mediante getto d'aria compressa.
Il trasformatore, da 4.750 kVA, era raffreddato ad olio in circolazione forzata e scambiatore di calore ed aveva, oltre ad avvolgimento primario e secondario, un terzo avvolgimento per la modulazione del flusso elettromagnetico. Oltre all'uscita per gli apparati ausiliari e a quella per il riscaldamento elettrico, vi erano quelle, in grado di erogare sino a 612 V, per l'alimentazione dei motori, del tipo WB 368-17, monofase a 12 poli ed eccitazione in serie, ciascuno azionante un asse motore.
Il controller era servoassistito, di tipo semiautomatico, a 39 gradini e selettore circolare, del tipo ad impulsi su 001 e 002 e a tiristori su 003 e 004. Il macchini- sta impostava la velocità, su una scala da 30 km/h a 200 km/h graduata ad intervalli di 10 km/h, ed il sistema procedeva automaticamente a raggiungerla e mantenerla. A tal fine, sensori digitali di velocità confrontavano i giri degli assi 1-6, 2-5 e 3-4 e in caso di slittamento di un asse, il sistema interrompeva l'ali- mentazione del motore ed applicava un "colpo di freno" per ripristinare l'aderen- za. L'accelerazione massima era di 20 km/h per secondo.
Ciascun motore era raffreddato da un proprio ventilatore, mentre un sistema di ventilazione forzata, con apposito ventilatore, provvedeva al raffreddamento del trasformatore e delle resistenze della frenatura elettrica, suddivise in due ele- menti, ciascuno alimentato da un gruppo di 3 motori (800 kW/motore). Il reostato, pertanto, dissipava 4.800 kW totali, con temperature che raggiungeva- no i 650 °C. In questa modalità ciascun motore agiva da generatore di corrente continua, ottenuta tramite raddrizzatori al silicio regolati da tiristori. Completava- no la dotazione i diversi apparati ausiliari (motori dei ventilatori, compressore, etc.) e di sicurezza.

Evoluzione

Le esperienze accumulate con i prototipi portarono, inevitabilmente, a differenze negli esemplari di serie. Riporto qui le più significative:

Parte meccanica
- adozione della trasmissione Siemens
- allungamento della cassa di 70 cm per migliorare il comfort del macchinista
  (dalla BR 103 216)
- nuovo sistema di sospensioni per migliorare la marcia
  (dalla BR 103 216 - applicato retroattivamente anche agli altri esemplari)
- applicazione progressiva del condizionamento d'aria in cabina per ovviare alle
  alte temperature generate dalle apparecchiature elettriche.

Parte elettrica
- adozione del pantografo DBS 54a con striscianti speciali da alta velocità, sosti-
  tuito, a partire dal 1976, dal tipo SBS 67 monobraccio (di serie sulle BR 111)
- migliore isolamento dei motori, con potenza continuativa portata a 1.240 kW
- conseguente aumento della potenza del trasformatore, che poteva raggiungere,
  per brevi periodi, anche i 10.000 kW

Le BR 103, che agli inizi degli anni '70 erano le locomotive più potenti della DB, rappresentano pertanto il vertice nell'evoluzione della tecnologia convenzionale (sia pure con l'intervento, limitato, dell'elettronica) delle locomotive elettriche monofase. Tuttavia non poterono dare il meglio di sé fino al 1977: solo da quell'anno, infatti, i miglioramenti alle linee consentirono a queste macchine di poter viaggiare a 200 km/h, mentre prima la loro Vmax era limitata a 160 km/h.

Impiego

I prototipi furono sempre utilizzati essenzialmente a fini sperimentali: solo con l'entrata in servizio delle BR 103 ebbero un impiego più regolare in turno con le macchine di serie, ma nel 1979 furono assegnati all'Ufficio Sperimentale della DB. Rinumerati come BR 750 operarono da Minden e da Monaco per prove dinamiche dei veicoli rimorchiati, del comportamento dinamico ed elettromagnetico della linea aerea ad alta velocità e nelle prove di nuovo materiale di trazione, ad es. per le BR 120 e gli ICE-1. L'ultimo prototipo a lasciare il servizio fu la BR 750 001 (già E 03 001) nel 1997.
Le BR 103 furono invece assegnate ai servizi per cui erano state progettate, ovvero i collegamenti veloci tra le principali città tedesche: inizialmente solo ai TEE (tra cui il Rheingold), poi, con l'aumento del numero di esemplari disponibili, a partire dal 1971 anche ai servizi InterCity (allora di sola 1a classe) ed ai postali veloci notturni lungo l'asse nord-sud. Dal 1974 pressoché tutti gli InterCity erano appannaggio delle BR 103 che dal 1979, con l'aggiunta della 2a classe a questi treni, si trovarono a rimorchiare convogli ben più pesanti (da 10 a 14 carrozze) di quelli per cui erano state espressamente progettate. Dal 1987 presero in carico le relazioni EuroCity che sostituivano le cessate TEE, ma già dal 1988, con l'entrata in servizio delle prime BR 120, assegnate ai servizi "di punta" della DB, il numero di InterCity ed EuroCity assegnati alle BR 103 cominciò a ridursi, ed iniziò un progressivo spostamento a servizi (InterRegio e Regio), chiaramente poco adatti a macchine ottimizzate per l'alta velocità. L'intenso utilizzo nella capillare rete degli IC portò a percorrenze di tutto rispetto (35.000-42.000 km/mese, ca. 350.000 km/anno) e la BR 103 157 detiene tuttora il record per una locomotiva tedesca (50.251 km percorsi nel luglio 1972), ma determinò un forte logoramento degli organi meccanici e degli apparati elettrici, tanto che già nel 1992 la Vmax di alcune BR 103 dovette essere limitata a 160 km/h. Questo aspetto, correlato ad elevati costi di manutenzione, unito al completamento della dotazione di BR 120 e all'entrata in servizio, dal 1996, delle BR 101, provocò un rapido declino della consistenza del gruppo: le BR 103 ancora in efficienza furono trasferite nel 1999 alla divisione "Viaggi e Turismo" della DB che le utilizzò sino al 2001, anno in cui cessò il loro servizio regolare. Le macchine in migliori condizioni furono poste in riserva ed utilizzate saltuariamente sino al 2003 per sostituire BR 101 o BR 120 guaste: la BR 103 184-8 fu l'ultima locomotiva del gruppo ad operare, nell'agosto 2003, in testa ad un InterCity dell'orario regolare. I pochi esemplari superstiti sono stati conservati a fini museali, o mantenuti in ordine di servizio: accuratamente revisionati vengono utilizzati per treni storici o per treni "nostalgia" inseriti in orario regolare.