La Serie Ae 4/7 es una clásica locomotora eléctrica que siguió proporcionando buenas prestaciones. Construida en respuesta a la necesidad de arrastrar trenes de pasajeros por las regiones alpinas, las veteranas locomotoras de esta Serie han tenido una larga vida de servicio.
Poco después de la Primera Guerra Mundial, a medida que se ampliaba la electrificación en Suiza, los Ferrocarriles Federales Suizos (SBB) se vieron ante la necesidad de contar con una locomotora eléctrica que realizara servicios de pasajeros por las zonas montañosas, en las que se precisaban máquinas de baja velocidad y elevado esfuerzo de tracción para hacer frente a las irregularidades del terreno. Se necesitaban locomotoras más rápidas para las rutas menos escarpadas, pero en aquella época se utilizaban bielas para transmitir la potencia de los motores a los ejes, lo que originaba una conducción brusca y limitaba la velocidad.
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| Desde el punto de vista mecánico, la Serie Ae 4/7 tenía mucho en común con la anterior Ae 3/6, excepto el eje motor adicional. Tiene una disposición de ruedas asimétrica para que el peso del transformador se reparta entre dos ejes. La asimetría consistía, por tanto, en la presencia de un avantrén en un extremo y un bogie en el otro, estilo que ya había sido adoptado en locomotoras anteriores. |
Transmisión
Pronto las locomotoras eléctricas suizas fueron accionadas por uno o dos grandes motores integrados en la estructura, que a veces ocupaban el espacio interior de suelo a techo. Se comunicaban directamente con los ejes mediante unas bielas equivalentes a las clásicas articuladas y de acoplamiento de las locomotoras de vapor.
En las máquinas de vapor, las crucetas y muñequillas constituían mecanismos flexibles, permitiendo cierto grado de movimiento a los ejes motores gracias a muelles. Pero el bielaje de las primeras locomotoras eléctricas era más rígido, lo que afectaba a la suavidad de la conducción y, muy especialmente, a la velocidad.
En la medida en que los motores iban montados sobre la estructura principal (en las versiones posteriores se instalarían sobre bogies, e incluso sobre los propios ejes), persistía el problema del movimiento relativo del eje respecto al árbol de impulsión. Esto implicaba que no se podía emplear un engranaje directo entre el piñón del motor y la rueda dentada del eje. En consecuencia, se desarrollaron numerosos sistemas de transmisión elástica para absorber estos movimientos, de modo que no afectaran a la comunicación entre el motor y el eje.
Pronto las locomotoras eléctricas suizas fueron accionadas por uno o dos grandes motores integrados en la estructura, que a veces ocupaban el espacio interior de suelo a techo. Se comunicaban directamente con los ejes mediante unas bielas equivalentes a las clásicas articuladas y de acoplamiento de las locomotoras de vapor.
En las máquinas de vapor, las crucetas y muñequillas constituían mecanismos flexibles, permitiendo cierto grado de movimiento a los ejes motores gracias a muelles. Pero el bielaje de las primeras locomotoras eléctricas era más rígido, lo que afectaba a la suavidad de la conducción y, muy especialmente, a la velocidad.
En la medida en que los motores iban montados sobre la estructura principal (en las versiones posteriores se instalarían sobre bogies, e incluso sobre los propios ejes), persistía el problema del movimiento relativo del eje respecto al árbol de impulsión. Esto implicaba que no se podía emplear un engranaje directo entre el piñón del motor y la rueda dentada del eje. En consecuencia, se desarrollaron numerosos sistemas de transmisión elástica para absorber estos movimientos, de modo que no afectaran a la comunicación entre el motor y el eje.
Sistema Brown-Boveri Buchli
En 1922, el fabricante suizo Schweizerrische Lokomotiv und Maschinenfabrik (SLM) produjo el prototipo de locomotora eléctrica Ae 4/8. Tenía dos ejes motores accionados por el sistema Brown-Boveri Buchli (llamado así en honor a su inventor) y los otros dos por el mecanismo Schaltz. Después de las pruebas, se optó por el Buchli para las futuras máquinas. En él, los motores de tracción iban montados directamente sobre los respectivos ejes motrices. En cuanto al mecanismo Schaltz, sólo se aplicó esta vez.
En 1927, cuando aparecieron las primeras Ae 4/7, el sistema Buchli estaba muy afianzado; se había utilizado en un número considerable de locomotoras más pequeñas. La Serie fue entregada en lotes numerados consecutivamente: de la 10.901 a la 10.916 y de la 10.917 a la 11.027. Las 127 máquinas fueron construidas entre 1927 y 1934.
En 1922, el fabricante suizo Schweizerrische Lokomotiv und Maschinenfabrik (SLM) produjo el prototipo de locomotora eléctrica Ae 4/8. Tenía dos ejes motores accionados por el sistema Brown-Boveri Buchli (llamado así en honor a su inventor) y los otros dos por el mecanismo Schaltz. Después de las pruebas, se optó por el Buchli para las futuras máquinas. En él, los motores de tracción iban montados directamente sobre los respectivos ejes motrices. En cuanto al mecanismo Schaltz, sólo se aplicó esta vez.
En 1927, cuando aparecieron las primeras Ae 4/7, el sistema Buchli estaba muy afianzado; se había utilizado en un número considerable de locomotoras más pequeñas. La Serie fue entregada en lotes numerados consecutivamente: de la 10.901 a la 10.916 y de la 10.917 a la 11.027. Las 127 máquinas fueron construidas entre 1927 y 1934.
Transmisión Brown-Boveri Buchli
El piñón del motor de tracción engrana con una corona dentada, por fuera de la rueda motriz, en una pequeña mangueta del eje. Está montada en un bastidor auxiliar, situado a un lado de la locomotora. La rueda motriz está unida a la corona dentada mediante dos bielas, que están unidas a unas palancas pivotantes en la corona dentada. Unos segmentos, también dentados, situados en los extremos adyacentes de las palancas, engranan entre sí para que éstas se muevan al unísono.
En la parte superior, las bielas de transmisión están unidas al cuerpo de la rueda motriz a través de unos orificios circulares de la corona dentada, con suficiente tamaño como para permitir el movimiento relativo en vertical entre la corona y la rueda.
Datos Clave: Serie Ae 4/7 | Nº
SBB: 10.901-11.027
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Fabricante: Componentes mecánicos Swiss Locomotive & Machine
Works (SLM). Equipo eléctrico: Brown-Bovery,
Oerlikon y Secheron.
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Fabricación: 1927-34
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Servicio: Pasajeros y mercancías.
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Colores distintivos: carrocería verde; ruedas y partes inferiores negras.
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Características especiales: las Nº 10.973-11.002 fueron equipadas con frenado de
recuperación eléctrico para el servicio en las rutas Simplón y Gotthard.
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Transformadores de tomas múltiples
Las líneas principales suizas están electrificadas con corriente alterna de 15 kvolts. A diferencia de las locomotoras eléctricas actuales, que controlan la potencia a través de tiristores, las Ae 4/7 se ajustaron a la práctica usual de los años veinte de utilizar transformadores de tomas múltiples.
En una locomotora eléctrica, la tensión de alimentación de los motores debe permanecer por debajo del máximo permitido al arrancar; luego, aumenta gradualmente, a medida que la máquina adquiere velocidad. Para lograrlo, un transformador se encarga de reducir la tensión al intervalo en el que operan los motores de tracción; la tensión se controla mediante un transformador de toma múltiple. De forma ideal, la variación de tensión debía ser continua -lo que actualmente es posible gracias a los tiristores- pero estos dispositivos operaban en escalones, conectando los motores a sucesivas tomas (derivaciones) del transformador.
En cada derivación, aumentaba el esfuerzo de tracción de los motores. Cuantas más hubiera, menor sería el aumento en cada escalón y, en consecuencia, menor probabilidad de que las ruedas motrices perdieran adherencia y patinaran.
Esta operación tenía lugar en el devanado de alta o baja tensión del transformador de la locomotora. En la Serie Ae 4/7, se emplearon ambos sistemas. El equipo eléctrico fue suministrado por tres empresas: Brown-Bovery, Oerlikon y Secheron. Las partes mecánicas fueron construidas por SLM.
En las Ae 4/7, Brown-Bovery empleó un tipo de transformador de tomas múltiples similar al de la anterior Serie Ae 3/6. Mediante un circuito especial, el número de escalones de tensión disponible para el maquinista en sus mandos aumentó de 18 a 21, sin necesidad de elevar el número de derivaciones; esto hizo más suave la aceleración y más fácil la deceleración.
En el equipo de Oerlikon y Secheron, las derivaciones estaban en el devanado de alta tensión del transformador, y había 26 posiciones de control (entalladuras). Todas estas posiciones generaban un funcionamiento más económico. El maquinista podía utilizarlas tanto tiempo como fuera necesario sin derrochar potencia en las resistencias, como sucede con las entalladuras de ciertos sistemas convencionales de control de corriente continua.
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| A pesar de que la Serie Ae 4/7 tiene más de 60 años de antigüedad, los Ferrocarriles Federales Suizos (SBB) les siguen confiando importantes servicios de mercancías. En 1990, la máquina Nº 10.933 pasa por la estación de St. Fiden, en St. Gallen, a la cabeza de un tren de mercancías (hacia el norte). |
Datos Técnicos: Serie Ae 4/7
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Nº 10.901-10.916
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Longitud entre topes: 16,75 metros.
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Peso en orden de marcha: 118,2 toneladas.
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Peso de adherencia: 77 toneladas.
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Diámetro de las ruedas motrices: 1.750 mm.
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Potencia unihoraria a 65 km/h: 2.800 CV
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Nº 10.917-11.027
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Longitud entre topes: 17 metros.
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Peso en orden de marcha: 123,3 toneladas.
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Peso de adherencia: 79,4 toneladas.
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Diámetro de las ruedas motrices: 1.750
mm.
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Potencia unihoraria a 65 km/h: 3.120 CV
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Información Complementaria
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La Serie Ae 4/7 fue construida entre 1927 y 1934; se
fabricaron 127 locomotoras. Numeradas de la 10.901 a la 11.027, ninguna fue
bautizada. Entre 1965 y 1980, se modernizaron 113 de estas máquinas.
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| La locomotora de la Serie Ae 4/7 es una dura superviviente de un tipo en el que los motores eléctricos se montaban en la estructura principal. Las mejoras alcanzadas desde entonces han permitido que sean más pequeños y puedan instalarse sobre bogies. |
Magníficas
prestaciones
Las Ae 4/7
destacaban por su poder de aceleración. En un trayecto efectuado en los años
treinta, la Nº 10.967, a la cabeza de un tren de 17 coches a plena
carga (unas 6201), alcanzó los 106 km/h al cabo de sólo 3 km de la estación de
salida, en Lausana. Cubrió sin ninguna parada la distancia de 13,2 km (8,25
millas) en 10 minutos y 54 segundos, ganando tres minutos sobre el horario
previsto. Esta marca debe juzgarse frente a los estándares de la tracción a
vapor de la época. Una milla por minuto era el objetivo que los maquinistas
aspiraban a conseguir lo antes posible tras poner en marcha el tren.
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| A mediados de los sesenta, dos máquinas de la Serie Ae 4/7 acopladas a la cabeza de un pesado tren. Al poco tiempo de entrar en servicio, cobraron fama de contar con una rápida aceleración. Hoy día se ocupan principalmente del tráfico de mercancías y trenes de pasajeros de Cercanías. |
Modernización
Entre 1965 y
1980, tras 40 años de servicio, se modernizó un total de 113 máquinas Ae 4/7:
se sustituyeron los rodamientos, se solucionó el problema del sobrecalentamiento
de las cajas de cojinetes, y se modificó la suspensión de los ejes motores
exteriores para permitir el desplazamiento lateral y reducir así el desgaste
en las curvas. Se amplió de 300.000 a 380.000 km el kilometraje entre revisión
y revisión. Con el tiempo se sustituyeron los disyuntores principales, en los
que el arco se apagaba empleando aceite; fueron reemplazados por el tipo
Brown-Boveri, en el que se hace mediante una ráfaga de aire y una bobina de
soplado electromagnético.
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| Desde el punto de vista mecánico, la Serie Ae 4/7 tenía mucho en común con la anterior Ae 3/6, excepto el eje motor adicional. Tiene una disposición de ruedas asimétrica para que el peso del transformador se reparta entre dos ejes. La asimetría consistía, por tanto, en la presencia de un avantrén en un extremo y un bogie en el otro, estilo que ya había sido adoptado en locomotoras anteriores. |
Características de
funcionamiento
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Pasajeros
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Mercancías
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Rampa
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horizontal
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horizontal
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10 mm por metro.
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10 mm por metro.
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26 mm por metro.
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26 mm por metro.
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Carga
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1.000 toneladas.
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2.000 toneladas.
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735 toneladas.
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850 toneladas.
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315 toneladas.
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320 toneladas.
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Velocidad
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100 km/h.
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65 km/h.
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65 km/h.
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50 km/h.
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65 km/h.
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40 km/h.
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| El 27 de septiembre de 1990, la máquina Nº 10.9058 de la Serie Ae 4/7 abandona Gampel-Steg con sólo un furgón postal procedente de Brig. Arriba, a la izquierda, se divisa el espectacular viaducto Lugelicilan de la línea Lötschberg. Aunque Suiza es famosa por sus montañas, la Serie Ae 4/7 fue diseñada para arrastrar trenes en las líneas menos escarpadas del país. |
Sistema
de clasificación
Las
locomotoras suizas están clasificadas de acuerdo con los criterios siguientes:
el tipo de servicio, que sean eléctricas o diésel, el número de ejes motores y
el número total de ejes (incluidos los no motores). La letra "A" de
las Ae 4/7 indica que pueden circular a velocidades superiores a 80 km/h. La
"e" indica que es una locomotora eléctrica alimentada por catenaria.
Tienen cuatro ejes motores y tres portadores (lo que hace un total de siete),
con una disposición 4/7.
Los
últimos años
En los
últimos años, las mejoras conseguidas permitieron que los motores eléctricos
fueran más pequeños, sin perder por ello potencia, y -sobre todo en las
locomotoras para servicios rápidos de pasajeros- se emplearon cada vez más ejes
motores individuales, con motores montados sobre bogies.
Las
locomotoras Ae 4/7 mejoradas siguieron prestando servicio en el tráfico
secundario de pasajeros, y en el transporte de mercancías en rutas poco
escarpadas.
Fuente: El Mundo de los Trenes - Ediciones del Prado S.A. 1997 - Madrid (España)
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