Baureihen
E 320/E 344

Locomotive bi-frequenza sperimentali DB

Nella foto: la E 320 01


Scheda tecnica

Dati generali


Numerazione E 320 01÷21
E 344 01
Impiego treni passeggeri ordinari e merci
Rodiggio Bo'Bo' Costruttore vari
Consegna 1° esemplare 1960
1962
N° esemplari prodotti 3
1
Trasmissione
tramviaria
Alimentazione
CA monofase
162/3Hz 15 kV
o 50 Hz 25 kV
Vmax (km/h) 120(1) Potenza (kW)(2) unioraria 2.400
continuativa 2.150
(1)100 km/h la E 344   (2)per la E 320 01. Per le altre macchine: 2.500/2.320 kW (11), 2.550/2.340 (21),
  
2.400/2.150 (E 344)

Misure e masse


Lunghezza ai resp.
16.440 mm Massa in servizio 83,7 t(1)
Diametro ruote portanti
non applicabile
Carico assiale 21,0 t(1)
Diametro ruote motrici 1.250 mm
Passo 3.400 mm(2)
(1)E 320 01 e 11. Per le altre: 81,5/20,5 (21) e 80,5/20,2 t (E 344).  (2)3.500 mm per la E 344 

Prestazioni


Pendenza Massa rimorchiata Velocità
0‰ 1.430 t
120 km/h
8‰ 1.010 t
1.065 t
75 km/h
60 km/h
Dati riferiti alla E 320 01. Per le altre macchine vale: 1.350 t/915 t/1.130 t (11), 1.350 t/930 t/1.040 t (21). Dati non disponibili per la E 344.

Premesse storiche


Dopo la II GM l'elettrificazione delle linee nella Saar e l'incremento postbellico del traffico tra Francia e Germania, spinsero SNCF e DB ad esaminare le possibilità di ridurre i perditempo alle stazioni di frontiera, dovuti al cambio di locomotiva per i diversi sistemi di trazione (50 Hz, 25 kV la SNCF e 162/3Hz 15kV la DB). Entrambe le Amministrazioni conclusero che la soluzione stava nello sviluppo di locomotive in grado di operare con entrambi i sistemi, pertanto la DB verso la fine degli anni '50 richiese all'industria di realizzare 3 prototipi per servizio misto in base alle seguenti specifiche di massima:
- massa in servizio: 82 t
- rodiggio: Bo'Bo'
- sagoma limite: secondo norme UIC
- Vmax: 120 km/h
- prestazione: >1.300 t in piano a 120 km/h
- cassa, telaio e carrelli: come le E 10.1
- alimentazione: CA monofase 50 Hz, 25 kV o 50 Hz, 20 kV o 162/3Hz 15 kV

I prototipi furono classificati come E 320 e, come già con le E 244, la numerazio- ne individuale era connessa alle diverse soluzioni tecniche adottate dai produttori:
-  E 320 01: Krupp (parte meccanica) ed AEG (parte elettrica)
-  E 320 11: Henschel (parte meccanica) e BBC (parte elettrica)
-  E 320 21: Krauss-Maffei (parte meccanica) e SSW (parte elettrica)

Furono tutti consegnati (il 21 per primo) nel 1960, anno in cui la linea dell’Höllen- tal fu convertita a 162/3Hz 15 kV, e pertanto furono realizzati solo per tale sistema e per i 50 Hz, 25 kV. Con l'occasione si rese disponibile la E 244 21, che aveva una lunghezza totale identica a quella delle E 320, e si decise di ricostruirla come 4° prototipo per studiare il comportamento di motori alimentati direttamente in monofase con i due sistemi, ulizzando quelli in tandem della E 244 22 e le appa- recchiature, opportunamente adattate, delle E 41. La macchina fu modificata a cura di Krauss-Maffei (parte meccanica) ed AEG (parte elettrica) e riconsegnata all'esercizio, verso la fine del 1962, come E 344 01. 

Tecnica

Esteriormente le E 320 e la E 344 sono del tutto assimilabili alle E 10.1 non aero- dinamiche con gruppi ottici a due fanali (bianco/rosso), cui si rimanda per la descrizione. Solo la E 344 è distinguibile (non immediatamente) grazie ai carrelli, che essendo quelli della E 244 21 erano nettamente diversi ed avevano gli organi di aggancio e di repulsione vincolati alla loro traversa anteriore anziché a quella del telaio.

Parte meccanica

Anche in questo caso si rimanda alle E 10.1 (ed alle E 244) facendo notare che tutte le E 320 erano dotate di trasmissione tramviaria agente sui due lati, anziché di quella Siemens ad anello elastico, per compensare il maggior peso delle appa- recchiature elettriche e rispettare il limite di massa indicato. Trattandosi di macchine in servizio transfrontaliero, in cabina erano presenti gli apparati di sicu- rezza di entrambe le Amministrazioni e tutte le scritte di servizio erano bilingue (francese-tedesco).

Parte elettrica

I prototipi E 320/E 344 avevano in comune i seguenti elementi:
- pantografi di nuovo tipo, a strisciante doppio, idonei ad operare sotto catenaria
  tedesca (DBS 58 D) e francese (DBS 58 S). In caso di avaria di un pantografo
  era possibile uilizzare l'altro sostituendo lo strisciante con quello idoneo alla ca-
  tenaria sotto cui si doveva operare (entrambi conservati a bordo)
- interruttore principale del tipo BBC DBTF 30i 250, a soffio d'aria compressa per
  l'estinzione dell'arco, tollerante una tensione max. di 30 kV e tarato a 250 MVA
- trasformatori raffreddati ad olio in circolazione forzata, con proprio ventilatore
- selettore del sistema di alimentazione e del relativo circuito
- raddrizzatori al silicio eroganti CC ad onda quadra, basati sulla sperimentazione
  condotta con la E 80 01
- motori in CC Tipo SAB 570, a 6 poli, compensati e dotati di un avvolgimento di
  regolazione ed uno per l'inversione di marcia e capaci di operare fino ad una
  tensione max. di 800 V. L'avvolgimento di regolazione era realizzato in modo da
  funzionare in parte come resistenza ohmica per l'indebolimento di campo, in
  parte come resistenza induttiva per tagliare l'onda quadra. Ogni motore aveva
  un proprio ventilatore, che raffreddava anche il rispettivo raddrizzatore.
- frenatura elettrica di tipo reostatico, capace di arrestare la locomotiva su pen-
  denza del 55‰.
- freno Knorr monostadio (Ke) agente su due ceppi per ruota.
La E 344 si distingueva per i motori alimentati direttamente in CA e per l'assenza della frenatura elettrica.

E 320 01
Il trasformatore, da 2.660 kVA, era del tipo a nucleo convenzionale, con un avvolgimento a bassa tensione per gli apparati ausiliari ed un secondario con 40 morsetti che alimentavano direttamente i contattori. A valle di questi, ciascun motore era alimentato da un proprio raddrizzatore al silicio, che forniva CC ad onda quadra (fino a 1.000 V e 1.250 A) ed era formato da 144 celle collegate a ponte e organizzate in gruppi da 12 celle ciascuno, 6 in serie e 6 in parallelo.
Il controller era costituito da un trasduttore principale con regolatore del carico, agente su contattori azionati da un dispositivo elettroidraulico collegato al circuito di raffreddamento del trasformatore. Questo "apparato di guida" era in grado di commutare la corrente su 44 posizioni (162/3Hz) o 28 posizioni (50 Hz) e permetteva al macchinista di impostare la marcia secondo un valore predefinito di velocità o di potenza al gancio. Quest'ultima modalità manteneva la potenza entro i limiti di aderenza e rendeva possibile avviare senza slittamenti, e quindi più velocemente, i treni più pesanti. Il controller era protetto da sbalzi di frequenza e/o tensione, al momento del passaggio da un sistema all'altro, da un circuito a transistor collegato al selettore di alimentazione.
L'apparato per la frenatura elettrica, anch'esso in CC, con una potenza di 1.200 kW (1.400 kW per brevi periodi) era regolato tramite un apposito controller derivato da quello della E 50. Completavano la dotazione gli altri apparati ausilia- ri, analoghi a quelli delle E 10.1, ma tutti alimentati in CC tramite apposito raddizzatore al silicio.

E 320 11
Il trasformatore, da 3.090 kVA, era del tipo a nucleo complanare (tre nuclei allineati a formare una "E chiusa") con 4 avvolgimenti: regolazione, alta tensione, bassa tensione ed apparati ausiliari. L'avvolgimento regolatore aveva 33 morsetti collegati ai contattori dell'avvolgimento ad alta tensione, mentre quello a bassa tensione alimentava ciascun motore tramite un proprio raddrizzatore al silicio, simile a quelli della 01 ma organizzato in gruppi da 7 celle ciascuno, 3 in serie e 4 in parallelo.
Il controller aveva 32 contattori per la commutazione ed un regolatore di carico separato, azionati da un dispositivo elettropneumatico che consentiva la selezione di 35 velocità economiche, sia a 162/3Hz che a 50 Hz. Inoltre, la protezione del controller contro gli sbalzi di frequenza e/o tensione, al momento del passaggio da un sistema all'altro, era ottenuta tramite due coppie di relé: una per la frequenza ed una per la tensione. L'apparato per la frenatura elettrica (in CC) era di nuovo tipo, regolato elettronicamente tramite apposito controller derivato da quello delle E 10.1/E 40 e dotato di un ventilatore assiale ad alta efficienza che consentiva una potenza di 1.800 kW (2.600 kW per brevi periodi). Come nella 01, gli altri apparati ausiliari ricalcavano quelli delle E 10.1 ed erano tutti alimentati in CC tramite apposito raddizzatore al silicio.

E 320 21
La parte elettrica era del tutto analoga a quella della E 320 11, da cui differiva solo per quanto segue:
- il rendimento del trasformatore era diverso a seconda del sistema (3.300 kVA a
  162/3Hz o 2.800 kVA a 50 Hz)
- l'avvolgimento regolatore aveva 40 morsetti collegati ai contattori di quello ad
  alta tensione, mentre quello a bassa tensione era suddiviso in 4 avvolgimenti,
  ciascuno alimentante un motore
- i raddrizzatori erano a diodi, peraltro disposti come nella E 320 11
- il controller commutava la corrente su 32 gradini (162/3 Hz) o 44 gradini (50 Hz)
- il dispositivo che azionava controller e regolatore di carico era un servomotore
  elettrico
- l'apparato per la frenatura elettrica (in CC) era dipendente dalla tensione di ali-
  mentazione con una potenza di 800 kW (sovraccaricabile per brevi periodi).

E 344 01
Il trasformatore, derivato da quello delle E 41, era del tipo a nucleo esterno, con regolazione automatica della temperatura dell'olio e della sua velocità di circola- zione, tramite circuito elettronico. Il rendimento variava in funzione del sistema (1.780 kVA a 162/3Hz o 2.670 kVA a 50 Hz) ed i 14 morsetti del secondario alimentavano i motori, che erano quelli della E 244 22 modificati per facilitare la commutazione a 50 Hz ed in grado di operare fino ad una tensione max. di 495 V (a 162/3Hz) o 797 V (a 50 Hz).
Il controller era a trasduttori, analogo a quello della E 320 01, ma in grado di commutare la corrente solo su 15 posizioni (162/3Hz) o 14 posizioni (50 Hz) ed era azionato dal macchinista tramite un dispositivo del tipo "Ab-Auf" a 4 posizioni:
- "Auf" (accelerazione)
- "Fahrt" (marcia - quando la macchina aveva raggiunto il valore desiderato)
- "Null" (zero)
- "Ab" (decelerazione).
Il relativo servomotore (elettrico) ed i trasduttori erano regolati tramite tiristori (usati per la prima volta su una locomotiva tedesca). Anche nella E 344 il macchi- nista poteva impostare la marcia in modalità "potenza al gancio" ed un sistema automatico manteneva costante il valore prescelto. Alla protezione del controller  durante il cambio di alimentazione provvedeva un relé a camme. La maggior parte degli apparati ausiliari era alimentata in CC, ottenuta tramite un raddrizza- tore al silicio erogante una tensione di 250 V a 640 A, ma alcuni motori (ventila- tori dei motori e dei raddrizzatori, pompa di circolazione dell'olio di raffredda- mento) erano invece alimentati in CA ottenuta tramite un convertitore rotante.

Evoluzione

L'esperienza con l'esercizio delle E 320 consentì la messa a punto delle tecnologie poi utilizzate sulle successive E 310/E 410, mentre la E 344 indicò chiaramente che l'uso di uno stesso motore per due diversi sistemi monofase creava problemi di difficile soluzione e questa soluzione fu abbandonata.

Impiego

Le E 320, e poi la E 344, furono assegnate al Bw Saarbrücken, dove hanno trascorso l'intera carriera in servizio transfrontaliero sulla linea per Metz, sino a quando hanno lasciato il servizio tra la fine degli anni '70 e l'inizio degli anni '80. Furono pertanto riclassificate nel 1968, con l'adozione del sistema EDV, come BR 182 (le E 320) e BR 183 (la E 344): quest'ultima fu però la prima a lasciare il servizio agli inizi del 1973, seguita dalla BR 182 001 (giugno 1977), dalla 011 (ottobre 1978) e dalla 021 (ottobre 1982). La 001 in realtà era stata venduta alla AEG, che voleva utilizzarla come banco-prova per la verifica di nuove tecnologie di trazione basate sui motori trifase, e trasferita alla Krupp di Essen per le opportune modifiche alla parte meccanica. Il ritardo nello sviluppo della parte elettrica determinò un disinteresse di Krupp e fu solo nel 1981 che la macchina fu modificata presso le AW Freimann di Monaco, con l'installazione su un solo carrello del nuovo sistema di trazione, e avviata alle prove di esercizio con treni reversibili sulla linea S27 della S-bahn di Monaco, verniciata in rosso/crema.
La 001, unica sopravvissuta, è stata restaurata in tale livrea nel 2013 ed è con- servata presso il Museo DB di Coblenza.