DB-Baureihe 120

Die Baureihe 120 ist eine Elektrolokomotivbaureihe der Deutschen Bahn. Sie gilt als die weltweit erste in Serie gebaute Drehstrom-Lokomotive im Hochleistungsbereich mit Umrichter in Halbleitertechnik und ist ein Meilenstein in der Entwicklung elektrischer Lokomotiven. Sie repräsentierte zu ihrer Zeit den neuesten Stand der Entwicklung des Drehstromantriebs, bei dem aus dem Wechselstrom der Fahrleitung in Traktionsstromrichtern der Drehstrom zum Antrieb der Asynchron-Fahrmotoren gewonnen wird. Ausgehend von der Technologie der Baureihe 120 wurden Mitte der 1980er Jahre die ersten ICE-Triebköpfe entwickelt. Im Juli 2020 wurden fast alle noch im Einsatz befindlichen Loks der Baureihe 120 bei der DB Fernverkehr abgestellt. Einige Loks fuhren noch im Auftrag der DB Regio Nordost den Hanse-Express zwischen Rostock und Hamburg. Bis November 2023 war die Baureihe auch noch bei der DB Systemtechnik im Dienst.

Geschichte

Der Antrieb der Baureihe 120 basiert auf dem Drehstrom-Asynchronmotor, der sich aus bahntechnischer Sicht gegenüber dem Einphasenreihenschlussmotor durch sein wesentlich geringeres Gewicht, kompaktere Einbaumaße und geringeren Wartungsaufwand auszeichnet, was insbesondere daran liegt, dass er ohne Kommutatoren („Bürsten“) auskommt. Dies hat den weiteren Vorteil, dass dieser Motorentyp auch im Stand – also beim Anfahren – hohe Belastungen verträgt, während klassische Einphasenreihenschlussmotoren durchbrennen können.

Nachdem schon ab 1899 Drehstrom mit fester Spannung und Frequenz aus zwei- oder dreipoligen Fahrleitungen für den Antrieb von Schienenfahrzeugen verwendet wurde, konnte mit moderner Halbleitertechnik ab den 1960er Jahren im Fahrzeug selbst mittels Frequenzumrichtern Drehstrom erzeugt werden. Die Motorleistung wird dabei direkt durch variable Spannung und variable Frequenz geregelt. Erste Erfahrungen mit der Drehstrom-Antriebstechnik erlangte die Deutsche Bundesbahn ab 1971 mit den dieselelektrischen Erprobungsträgern der Reihe DE 2500 von Henschel. Aus einer dieser Lokomotiven, der 202 002, waren der Dieselmotor und der Generator ausgebaut worden, und die Lok wurde fest mit einem Steuerwagen der Bauart BDnrzf 740.2 gekuppelt. Der Steuerwagen übernahm die Stromversorgung der Lokomotive; dazu wurde er eigens mit einem Transformator und einem Stromabnehmer ausgerüstet. Auf diese Weise konnte eine Drehstrom-Elektrolok simuliert werden.

Die 1974/1975 durchgeführten Versuche mit dem Gespann verliefen überaus erfolgreich und zeigten, dass die in Erwartung geringerer Wartungskosten und Standzeiten erwünschte Universallokomotive technisch realisierbar war. Es wurde möglich, was seit Beginn des Lokomotivbaus Wunsch und Ziel der Entwickler war: Die Lok konnte prinzipiell alle damals in Betrieb befindlichen Elektrolokomotiven ersetzen und – im Rahmen der eisenbahnüblichen betrieblichen Anforderungen – jede Art von Zug befördern. Schon Anfang der 1950er Jahre wollte die DB dies mit der E 10 erreichen. Mit dem Wechselstromantrieb war dies jedoch damals noch nicht möglich, was zur Aufspaltung in Schnellzuglokomotive (E10) und Güterzuglokomotive (E40/E50) führte. Die Aussicht auf eine universell einsetzbare Lokomotive führte 1976 zum Entwicklungsauftrag für die Bo’Bo’-Ellok der Baureihe 120. Konsortialpartner waren BBC für die Elektrik sowie Krauss-Maffei, Krupp und Henschel für den Fahrzeugteil.

1976 wurde mit der Henschel E 1200 eine erste Kleinserie von Drehstromlokomotiven für die Zechen- und Hafenbahnen der Ruhrkohle in Dienst gestellt. Die Erkenntnisse mit diesen sechs Lokomotiven flossen mit in die Entwicklung der Baureihe 120 ein.

Die Vorserienlokomotiven Baureihe 120.0 mini|links|120 002 in Würzburg 1984 mini|120 005 in Nürnberg Rbf 1983 – deutlich erkennbar ist der tiefergezogene Knick in der Frontpartie

Am 14. Mai 1979 wurde mit der 120 001-3 die erste Lokomotive mit Drehstromantriebstechnik an die damalige Deutsche Bundesbahn übergeben. Sie wurde zunächst für eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h zugelassen und beim Betriebswerk Nürnberg Rbf praktisch erprobt. Bis Januar 1980 wurden ihre Schwestern 120 002–005 ausgeliefert; die optisch leicht abweichende 120 005 (mit tiefer gezogenem Knick auf der Front sowie einer anfänglichen Verkleidung auf dem Dach und um die Puffer herum) wurde dabei von Ablieferung an für eine Höchstgeschwindigkeit von 200 km/h zugelassen. Das optische Erscheinungsbild der Baureihe 120 war prägend für das „Gesicht“ der Deutschen Bundesbahn in den 1980er Jahren und wurde bei den Fahrzeugen der Baureihen 240 und 628 sowie den S-Bahn-Steuerwagen und den Steuerwagen der n-Wagen mit sogenanntem „Wittenberger Kopf“ weitergeführt. Das Ausbesserungswerk Frankfurt am Main baute von der Baureihe 120 zur Überprüfung des Designs ein Muster vom Puffer bis hinter dem ersten Drehgestell. Ein derartiger Vorgang ist von keiner anderen Lokomotive der Deutschen Bundesbahn bekannt. Die Prototypen erhielten noch die purpurrot/elfenbeinfarbige TEE-Lackierung aus den 1950er Jahren.

Am 13. August 1980 stellte die Lokomotive 120 002 mit 231 km/h zwischen Celle und Uelzen (Bahnstrecke Hannover–Hamburg) einen neuen Weltrekord für Drehstromfahrzeuge auf.Ohne Autor: Die weiteren Pläne der Neuen Bahn. In: Bahn-Special, Die Neue Bahn. Nr. 1, 1991, Gera-Nova-Verlag, München, S. 78–79.

Die Drehstromantriebstechnik und die durch den Einsatz der Traktionsstromrichter wesentlich effizientere elektrische Nutzbremse (beim elektrischen Bremsen speist die Lok Energie in die Fahrleitung zurück) überzeugten vollständig, aber die Transformatoren der Loks waren noch verbesserungswürdig und wurden im Verlauf der Testphase durch geänderte Ausführungen ersetzt. Im Oktober 1984 wurde die neue Baureihe offiziell vorgestellt. Am 17. Oktober 1984 erreichte die 120 001-3 vor einem Sonderzug mit 250 t Anhängelast zwischen Augsburg und Donauwörth eine Geschwindigkeit von 265 km/h. In Anwesenheit zahlreicher Ehrengäste, darunter Verkehrsminister Dollinger, stellte das Fahrzeug einen neuen Geschwindigkeitsweltrekord für Drehstromfahrzeuge auf. Hierfür waren die Getriebeübersetzung und die Frontscheibe verändert und die Skala des Tachometers ersetzt worden.Meldung 265 km/h – Weltrekord für DB-Drehstromlok – auch vor Güterzug erfolgreich. In: Eisenbahntechnische Rundschau. 33, Nr. 11, 1984, S. 802.Meldung Präsentation der Lok BR 120 – Weltrekord von 265 km/h für Lokomotiven in Drehstromantriebstechnik. In: Eisenbahntechnische Rundschau. 33, Nr. 11, 1984, S. 861–862. Die Höchstgeschwindigkeit war nach dreiminütiger Fahrt erreicht worden. Dieser Rekord wurde im Folgejahr vom InterCityExperimental um mehr als 50 km/h übertroffen. 1985 wurde diese Lokomotive für eine Rekordfahrt umgerüstet. Im Rahmen eines Kooperationsprojektes von DB und SNCF sollten Gleis- und Laufwerksparameter zwischen den beiden Bahngesellschaften harmonisiert werden. Die Maschine erhielt dazu im Wesentlichen neue Fahrmotoren, mit der sie bis zu 280 km/h erreichen sollte.Der ICE und sonstige Zukunftsprojekte der DB. In: Eisenbahn-Kurier, 20, Nr. 155, August 1985, S. 30–33. Die Rekordlokomotive wurde, als erstes Fahrzeug der Baureihe, 2004 nach einem schweren Unfall verschrottet.

Während der vierjährigen Betriebserprobung legten die fünf Lokomotiven insgesamt rund vier Millionen Kilometer zurück. Die Entwicklungskosten der Baureihe 120 werden mit annähernd 100 Millionen D-Mark angegeben. Davon trug die damalige Deutsche Bundesbahn 60 Prozent.W. Gottstein: BR 120 – Mit 265 Stundenkilometern in die Zukunft. In: Internationales Verkehrswesen, Jahrgang 36 (1984), S. 429.

Testbetrieb im Ausland mini|120 003 im Jahre 1985 Im Dezember 1980 wurde 120 003 am Lötschberg erprobt. Sie erhielt für den Betrieb in der Schweiz eine dort benötigte schmalere Schleiferwippe. Durch eine unzureichende Adhäsionsregelung konnte die Lok jedoch nicht überzeugen. Im März 1983 wurde 120 004, nun mit überarbeiteter Adhäsionsregelung, zum Testbetrieb in die Schweiz entsandt, wo sie die „Blamage“ der 120 003 wettmachen konnte. Im Gegensatz zur 120 003 wurde bei 004 die Lok weitestgehend im Normalzustand belassen, die Stromversorgung wurde durch eine fest verlegte Hochspannungsleitung und einem entsprechend geänderten Stromabnehmer auf dem Messwagen sichergestellt.

Vom 17. bis 25. Mai 1985 wurden 120 002 und 120 005 zu Mess- und Demonstrationsfahrten in Schweden eingesetzt. Die Lokomotiven wurden dabei von Puttgarden aus nach Rødby, Dänemark, verschifft und von dort in einen Güterzug nach Stockholm eingespannt. Von dort fuhren die Lokomotiven auf die Nordlandbahn, wo sie zwischen Boden und Borlänge Messfahrten unternahmen. Ziel der Reise war die Untersuchung, ob sich durch moderne Drehstromlokomotiven den Ausbau des schwedischen Fahrleitungsnetzes aufgrund hoher Blindleistungen und induktive Spannungsabfälle durch hohe Leistungsentnahme umgehen ließe. Drei Jahre nach der Expedition kam es zur Fusion zwischen der schwedischen ASEA und BBC zur neuen Firma ABB (ASEA-Brown & Boveri).

Die Serienlokomotiven Baureihe 120.1 mini|Einst das Hauptbetätigungsfeld der 120er: der Einsatz vor schweren Intercity-Zügen

Nach vierjähriger Erprobung wurden 1984 insgesamt 60 Serienlokomotiven der Baureihe 120.1 zu einem Stückpreis von 5,5 Millionen D-Mark bestellt. Im April 1985 gab Bundesverkehrsminister Werner Dollinger die Beschaffung der letzten 24 von insgesamt 60 Lokomotiven frei. Er löste damit eine Option aus dem Kaufvertrag ein, der neben der festgeschriebenen Auslieferung von 36 Lokomotiven eine Option auf 24 weitere Maschinen vorsah. Die Gesamtinvestition lag bei 380 Mio. D-Mark.Meldung 60 Elloks der BR 120. In: Eisenbahntechnische Rundschau. 34, Nr. 5, 1985, S. 357. Bis Ende 1988 sollten alle Lokomotiven ausgeliefert worden sein. Optisch kann man die Prototypen von den Serienmaschinen durch die nun im Rahmen befindlichen vier Einfüllstutzen für die Sandvorratsbehälter unterscheiden, die bei den Serienmaschinen dreieckig ausgeführt und direkt am Rahmen aufgehängt sind. Bei den Vorserienexemplaren waren die Sandvorratsbehälter kleiner und im Drehgestell integriert.

Die technischen Änderungen im Vergleich zu den Prototypen waren gering, so entfiel beispielsweise die als Rückfallebene eingebaute elektrische Widerstandsbremse, da sich die Nutzbremse entgegen ersten Erwartungen als zuverlässig herausgestellt hatte. Dafür erhielten die Lokomotiven einen zusätzlichen Hochspannungsfilter, der zwei zusätzliche Dachleitungen erforderlich machte. Diese wurden bei den Vorserienlokomotiven nachgerüstet. Kritisch betrachtet wurden die mechanischen Schwächen der Vorserienmodelle der Baureihe 120.0 ebenfalls in der Serie beibehalten. Nach erfolgreichen Versuchen mit den für maximal 160 km/h zugelassenen Prototypen 120 001 bis 004 und der bereits für 200 km/h zugelassenen 120 005 konnten die Serienloks für bis zu 200 km/h zugelassen werden.

Im Januar 1987 übergab die Industrie im Bundesbahn-Ausbesserungswerk München-Freimann mit der 120 103 die erste Serien-Drehstromlokomotive an die damalige Deutsche Bundesbahn. Zur symbolischen Schlüsselübergabe kamen unter anderem Bundesverkehrsminister Werner Dollinger und Bundesbahn-Vorstand Reiner Gohlke.Meldung Drehstromlokomotive in Serie. In: Eisenbahntechnische Rundschau, Jg. 36, Nr. 1/2, 1987, S. 2. Die Auslieferung der Serienloks dauerte bis Ende des Jahres 1989. Sie wurden sofort im planmäßigen Dienst eingesetzt, wobei sie in einem gestrafften Umlaufplan tagsüber Intercity- und Interregio-Züge und nachts schnelle Güterzüge bespannten. Die Lokomotiven 120 137 bis 120 160 wurden mit einer geänderten Getriebeübersetzung ausgeliefert, um bei hohen Geschwindigkeiten eine höhere Zugkraft zu erhalten. Diese Änderung führt allerdings zu geringerer Zugkraft bei niedrigen Geschwindigkeiten.

Einsätze bei der DB