Wenn wir nach dem Fehler suchen würden, der verhinderte, dass die Baureihe Re 4/4 IV in Serie gebaut wurde, können wir diesen in dem nun folgenden Bereich finden. Es war hier von der Seite des Bestellers keine Forderung vorhanden, die eine schnelle Entwicklung für eine Serie verlangte. Daher wäre durchaus mehr möglich gewesen. Trotzdem müssen wir uns ansehen, wie die Konstrukteure in diesem Teil das Pflichtenheft umsetzten.

Ausgelegt wurde die Lokomotive für eine Fahrleitungs-spannung von 15 000 Volt. Die dabei massgebende Fre-quenz betrug 16 2/3 Hertz. Es muss erwähnt werden, dass die Schweizerischen Bundesbahnen SBB im Pflichtenheft keine Ausrüstung für weitere Systeme verlangten.

Der Besteller wollte eine neue Lokomotive für den natio-nalen Verkehr und daher war klar, welches Stromsystem massgebend war. Das macht es für uns etwas einfacher.

Die Spannung aus der Fahrleitung wurde dabei mit zwei Stromabnehmern auf das Dach der Lokomotive übertra-gen. Man verwendete hier die Modelle, die sich bei den Baureihen Re 4/4 II und Re 6/6 sehr gut bewährt hatten.

Damit konnte auch die Vorhaltung von Ersatzteilen gemil-dert werden. Ein Punkt des Pflichtenheftes, der in vielen Bereichen neue Lösungen verhinderte. Gerade hier sollten sich damit erste Probleme ergeben.

Gehoben wurde der Einholmstromabnehmer mit Hilfe von Druckluft. Diese hob dabei die Kraft der Senkfeder auf. Damit war es der Hubfeder möglich, den Bügel zu heben. Das erfolgte, bis dieser auf einen Widerstand traf. Jedoch verhinderte die eingebaute Höhenbegrenzung, dass sich der Stromabnehmer vollständig durchstrecken konnte. Es war daher möglich, diesen auch ohne eine Fahrleitung zu heben und ihn dann wieder zu senken.

Um den Bügel zu senken, wurde die Luft aus dem Zylinder entfernt. Da dies jedoch sehr schnell erfolgte, entstand für einen kurzen Moment ein Unterdruck. Dieser führte dazu, dass die Schleifleiste schnell vom Fahrdraht gerissen wurde. Danach sorgte die Senkfeder dafür, dass der Bügel in seine Tieflage verbracht wurde. Dort wurde er durch die Kraft der Feder in dieser Lage gehalten. Der Fahrwind, konnte den Bügel nicht heben.

Die Schleifleisten der beiden Stromabnehmer waren identisch ausgeführt worden. Sie bestanden aus Kohle, die in einem aus Kupfer gebauten Kanal eingelagert wurde und sie konnten einzeln ausgetauscht werden.

So wurde ein guter Kontakt mit der Fahrleitung möglich. Da zudem bei jedem Bügel zwei solche Schleifleisten eingebaut wurden, konnte die Lokomotive im Betrieb mit nur einem gehobenen Stromabnehmer verkehren.

Mit den zwei Schleifleisten und den beiden seitlichen Notlaufhörnern, wurde letztlich das Schleifstück aufgebaut. Da die Notlaufhörner aus glasfaser-verstärktem Kunststoff bestanden, waren sie isoliert.

Dadurch konnte die Breite auf den Wert von 1 450 mm gesteigert werden. Das führte im Betrieb dazu, dass der Stromabnehmer nicht so leicht entgleisen konnte. Aber, wie schon erwähnt, wirklich neu war dieser Teil nicht gebaut worden.

Das galt auch für die Dachleitung. Diese verband die beiden Stromabnehmer und sie konnte an den Schnittstellen des Daches gelöst werden. Dazu waren dort die üblichen Stromschienen durch Litzen ersetzt worden.

Eine Lösung, die wegen dem Kasten so ausgeführt werden musste. Zudem hatten die Lokomotiven Re 4/4 II gezeigt, dass damit im Betrieb keine zu grossen Probleme zu erwarten waren. Die Litzen wurden auch benutzt um einen Bügel abzutrennen.

Deutlich spannender waren die an dieser Dachleitung angeschlossenen Bauteile. Neben den üblichen Baugruppen, kam hier ein auf dem Dach im Bereich des später noch vorgestellten Hauptschalters montierte Spannungswandler zum Einbau. Dieser war dazu vorgesehen, die Spannung in der Fahrleitung zu messen. Das Ergebnis wurde in den beiden Führerständen angezeigt und auch die Steuerung nutzte diese Angaben bei der Überwachung.

Es wird nun Zeit, dass wir die Spannung aus der Fahrleitung in den Maschinenraum leiten. Damit die Lokomotive geschaltet werden konnte und weil nur so die Bügel ohne Schaden gesenkt wurden, war ein Hauptschalter verbaut worden. Dieser Schalter hatte die Aufgabe die bei einem Kurzschluss entstehenden Ströme sicher zu trennen.

So konnte eine Auswirkung auf die Fahrleitung zu verhindert werden. Eine Lösung, die seit Jahren verwendet wurde. Das auf der Lokomotive verbaute Modell hatte sich bei vielen Modellen bereits seit Jahren bewährt. Daher wurde auch hier ein Drucklufthauptschalter der Bauart DBTF verbaut.

Sie werden es vermutlich bereits erahnen, auch hier wurde auf die bewährte Technik gesetzt. Wobei zur Entlastung der Hersteller erwähnt werden muss, dass dieser DBTF durchaus sehr zuverlässig seine Arbeit verrichtet und das war wichtig.

Probleme bei einem Hauptschalter entstehen nur, wenn dieser geöffnet wird. Bei der hohen Spannung führte dieser Vorgang dazu, dass ein Lichtbogen entstand. Dieser trat auf, wenn die Kontakte geöffnet wurden. Beim hier verwendeten Modell wurde dieser Lichtbogen ausgeblasen. So wurde die Gefahr gemildert. Trotzdem war die Belastung für die Kontakte in diesem Bereich sehr hoch. Aus diesem Grund wurden diese mit Platin beschichtet.

Ein Nachteil dieser Lösung war, dass der Lichtbogen nur bei einem bestimmten Luftdruck zuverlässig gelöscht werden konnte. Aus diesem Grund musste mit einer Massnahme verhindert werden, dass in dem Fall mit zu wenig Druck der Schalter geöffnet wurde. Mit der Niederdruckblockierung war das jedoch verwirklicht worden. Dabei überwachte die Steuerung den in der Speiseleitung vorhandenen Luftdruck. War dieser Wert für den Schalter zu tief verhinderte die Steuerung die Ausschaltung.

Um Arbeiten an der elektrischen Anlage ausführen zu können, war es zwin-gend nötig, die Auswirkungen der Hochspannung zu verhindern. Daher wurde parallel zum vorher erwähnten Hauptschalter ein Erdungsschalter eingebaut.

Dieser wurde manuell bedient und der sorgte dafür, dass die Leitungen sowohl vor, als auch nach dem Hauptschalter mit dem Kasten und damit mit der Erde verbunden wurden. So konnte ohne Gefahr gearbeitet werden.

Somit haben wir die Spannung geschaltet und können sie nun in den Maschi-nenraum übertragen. Dort endete die Leitung im Transformator. Dieser war wegen dem hohen Gewicht in der Mitte der Lokomotive eingebaut worden.

Da jedoch der Platz nicht mehr für den Hauptschalter reichte und weil dieser von unten bei Störungen bedient werden musste, war auf dem Dach eine wei-tere Dachleitung verbaut worden. Erst dann erfolgte die Durchführung.

Im Transformator wurde die Spannung direkt der Primärwicklung zugeführt. Diese Spule war auf der anderen Seite, mit den vier Triebachsen und den dort verbauten Erdungsbürsten verbunden.

So entstand ein geschlossener Stromkreis. Dabei waren diese Bürsten unter-schiedlich lange. Das war wegen der hier vorhandenen Abnützung wichtig und so wurde verhindert, dass die ganze Lokomotive plötzlich unter der Hochspannung stehen konnte.

Mit der Primärspule und dem durch diese fliessenden Strom, konnte ein Magnetfeld erzeugt werden. Dadurch wurde der Widerstand erhöht und der Stromfluss in der Wicklung beschränkt. Ein in der Zuleitung verbauter Stromwandler überprüfte diesen Wert. Uns sollte nun aber das mit der Spule erzeugte Magnetfeld mehr interessieren, denn dieses wurde für die weitere Übertragung der Energie benötigte. Es gab daher keine direkte elektrische Verbindung zu den Fahrmotoren.

Durch das Magnetfeld im Eisenkern des Transformators wurde in den sekundären Spulen eine Spannung erzeugt. Hier gab es die ersten Unterschiede zu den älteren Baureihen.

Es folgte für jedes Drehgestell ein eigener Stromkreis und auch der Aufbau dessel-ben wurde geändert. Wir beschränken uns daher auf ein Drehgestell. Sie müssen jedoch keine Angst haben, denn beide Antriebsstränge waren nun identisch auf-gebaut worden.

Für einen Traktionsstromkreis wurden zwei galvanisch getrennte Wicklungen mit unterschiedlichen Spannungen benötigt. Jedoch besass eine der beiden Spulen eine Anzapfung.

Diese wurde nicht direkt zum Stromrichter geführt. Die hier verwendete Drosselspule hatte die Bezeichnung Zusatzkommutierungsdrossel bekommen. Auf der Lokomotive gab es daher keinen Stufenschalter, der mehrere Abgriffe der Spule mit den Fahrmotoren verbunden hätte.

Die vom Transformator kommenden fünf Leitungen wurden daher einem Strom-richter zugeführt. In diesem waren mehrere Thyristoren verbaut worden. Diese Halbleiter sperrten in einer Stromrichtung wie eine Diode.

In der anderen Stromrichtung wurden die Thyristoren jedoch erst leitend, wenn sie mit einem elektrischen Signal gezündet wurden. Zu welchem Zeitpunkt diese Zündung jedoch erfolgte, war die Aufgabe der Steuerung.

Um das Prinzip etwas besser zu verstehen, müssen wir uns die Sinuskurve der Spannung vom Transformator ansehen. Diese wurde im Stromrichter nun so verändert, dass die negative Halbwelle gedreht wurde. Es entstand ein Gleichstrom, der wegen den Bögen als Wellenstrom bezeichnet wurde. In jeder Welle war nun eine bestimmte elektrische Energie vorhanden. Mit den Thyristoren wurde davon jedoch nur ein Stück geschaltet.

Man bezeichnete diese Technik als Phasenanschnitt. Da nur ein Teil der ver-fügbaren Energie weitergeleitet wurde. Damit haben wir jedoch die ge-wünschte veränderbare Spannung erhalten.

Diese wurde nun jedem Motor einzeln zugeführt. Die beiden in einem Dreh-gestell eingebauten Fahrmotoren wurden daher parallel am Stromrichter an-geschlossen und das galt auch für die Wendeschalter. Daher konnte die Um-schaltung bei jedem Motor einzeln abgetrennt werden.

Die Wendeschalter hatten immer viele Aufgaben zu übernehmen und daher waren sie entsprechend schwer geraten. Hier wurden die Schalter jedoch deutlich einfacher aufgebaut.

Einfach gesagt, der Wendeschalter besorgte nur die Änderung der vom Motor verlangten Drehrichtung. Eine Umgruppierung der Fahrmotoren für den elek-trischen Bremsbetrieb gab es jedoch nicht. Wie das gelöst wurde, erfahren wir etwas später.

Um einen defekten Fahrmotor abzutrennen, oder den Stromfluss schnell zu trennen, waren Trennhüpfer verbaut worden. Dabei wurde in diesem Element der entstehende Lichtbogen mit Hilfe von Druckluft ausgeblasen.

Der Grund für diese Trennhüpfer lag im Bereich der Steuerung, und natürlich bei einer Störung. In diesem Fall konnte auch ein Trennmesser geöffnet werden. Lösungen, die jedoch durchaus schon bei anderen Baureihen verwendet wurden.

Damit können wir zu den Fahrmotoren wechseln. Bei diesen Wellenstrommotoren wurde die Spannung vom Stromrichter zuerst durch den Rotor geführt. Anschliessend gelangte sie zur Erregerwicklung. Somit waren eigentlich ganz normale Seriemotoren eingebaut worden. Die in der Leitung zusätzlich eingebaute Drosselspule verhinderte die Drehmomentpulsation. Jedoch reichte deren Wirkung nicht vollumfänglich und daher wurde noch eine Fremderregung verwendet.

Die Fremderregung wurde ab einer eigenen Wicklung ver-sorgt. Dabei wurde ihr der ein Stromrichter nachgeschal-tet. Der nun verfügbare Strom wurde zu einer weiteren Wicklung der Fahrmotoren geführt.

Speziell war, dass diese vier Wicklungen für die Fremder-regung in Reihe geschaltet wurden. Somit bestand mit dieser Leitung eine Verbindung der Motoren. Wobei die Fremderregung alleine beim Fahrmotor keine Reaktion auslösen konnte.

Der Stromfluss war in diesem Teil immer vorhanden und so wurde der Strom des Erregerstromrichters ja nach An-steuerung der Fahrmotoren zu hoch. Aus diesem Grund wurde die Wicklung der Fremderregung mit einem Shunt entlastet.

Der Motor war nun komplett angeschlossen worden und er konnte damit seine Arbeit je nach Ansteuerung verrich-ten. Es lohnt sich, wenn wir uns nun dessen Merkmale etwas genauer ansehen.

Die Werte für die Bestimmung der Leistung sehen wir uns mit allen vier Fahrmotoren an. Dabei besassen diese eine Anfahrzugkraft von 300 kN.

Mit diesen Werten wurde ein für vier Triebachsen sehr hoher Wert erreicht. Die Baureihe Re 4/4 IV konnte daher anhand dieser Kraft zu den Lokomotiven gezählt werden, welche die maximal verfügbare Adhäsion ausnutzten. Wir haben deshalb eine Grenzleistungslokomotive erhalten.

Angewendet werden konnte die Zugkraft zur Beschleunigung eines Zuges. Dazu waren die Eckwerte im Pflichtenheft definiert worden. Wichtig war das, weil so auch die Erwärmung der Motoren berücksichtig werden konnte. In Rampen bis 26‰ musste ein schwerer Zug, welcher der Normallast entsprach, innerhalb, von acht Minuten auf die Geschwindigkeit der Strecke beschleunigt werden. Das musste zudem innerhalb von 30 Minuten zweimal wiederholt werden können.

Das waren Werte, die auch zur Festsetzung der Lei-stungsgrenze genommen wurden. Bei den Schweize-rischen Bundesbahnen SBB wurde dazu die Dauer von einer Stunde genommen. Das waren auch die Angaben, welche in den Unterlagen genannt wurden.

Die Lokomotive der Reihe Re 4/4 IV erreichte diese Grenze bei einer Geschwindigkeit von 85 km/h. Das lag deutlich unter der Baureihe Re 4/4 II. Jedoch wurde das hier vorgestellte Modell etwas mehr auf Kraft getrimmt.

Die Zugkraft während einer Stunde konnte 210 kN be-tragen. Das war ein guter Wert, der jedoch dafür sorg-te, dass die Lokomotive eine Leistung von 4 960 kW besass. Wer sich noch an das Pflichtenheft erinnert, weiss vermutlich, dass dort eine deutlich höhere Leistung genannt wurde. Somit erfüllte die Maschine in einem wichtigen Punkt die Bedingungen nicht mehr. Ein Punkt, der auch dazu beigetragen hatte, dass die Serie nie kam.

Für die geforderte elektrische Bremse konnte gemäss dem Hersteller keine übliche Nutzstrombremse verbaut werden. Jedoch kann angenommen werden, dass man die im Pflichtenheft verlangte Reduktion bei der Blindleistung zu sehr gefürchtet hatte. Aus diesem Grund wurde eine Lösung eingebaut, die mit Widerständen arbeitete. Es war deshalb eine veraltete Widerstandsbremse vorhanden. Sicherlich nicht gerade zu einem modernen Fahrzeug passend.

Um diese elektrische Bremse zu aktivieren, mussten nicht mehr die Wendeschalter umgestellt werden. Es wurde in diesem Fall durch eine geänderte Ansteuerung des Stromrichters der Stromfluss bei der Fremderregung geändert. So wurden die Magnetfelder in den Fahrmotoren geändert. Das hatte zur Folge, dass nun in den Wicklungen der Rotoren eine Spannung erzeugt wurde, die jedoch nicht mehr nur der Spule des Stators zugeführt wurde.

Vielmehr wurde nun mit einem Bremshüpfer ein Widerstand parallel zur Statorspule geschaltet. Somit hatte jeder Fahrmotor zum Trennhüpfer einen wei-teren Hüpfer erhalten.

Der Stromfluss führte nun über den Widerstand, der diesen begrenzte und so dafür sorgte, dass der Wel-lenstrommotor nicht mehr leer drehen konnte. Die erwünschte elektrische Bremskraft setzte ein und die Lokomotive konnte verzögert werden.

Diese Widerstandsbremse hatte eine hohe Leistung erhalten, die durchaus die Werte der Nutzstrom-bremse bei der Baureihe Re 4/4 II übertraf. Möglich wurde dies, weil hier jeder Fahrmotor seinen eigenen Bremswiderstand erhalten hatte.

Auch wenn man diese Daten genau vergleicht, bleibt der Nachteil, dass bei der Baureihe Re 4/4 IV die erzeugte Energie in Wärme umgewandelt wurde. Ein Nachteil, den man damals noch ignorieren konnte.

Ein weiterer Vorteil zu den älteren Serien der Schweizerischen Bundesbahnen SBB bestand darin, dass diese elektrische Bremse auch funktionierte, wenn ein Motor wegen einem Defekt abgetrennt werden musste. Es stand dann einfach eine geringere Bremskraft zur Verfügung. Ein Vorteil, der insbesondere dort genutzt werden konnte, wo solche elektrischen Bremsen vorgeschrieben wurden. Die Re 4/4 IV war für Bergstrecken geeignet.

Zum Schluss muss noch erwähnt werden, dass die Widerstandsbremse der Lokomotive nur funktionierte, wenn der Hauptschalter eingeschaltet war und sich in der Fahrleitung eine Spannung befand. Fiel der Erregerstromrichter jedoch aus, konnte mit der Lokomotive nicht mehr elektrisch gebremst werden. Das war auch der Fall, wenn der Bremswiderstand zu stark erhitzt wurde. Es musste deshalb ausreichend gekühlt werden.