ES64U4型电力机车

世界纪录

2006年9月2日下午4时03分，奥地利联邦铁路的1216型050-5号电力机车在德国巴伐利亚州因戈尔施塔特和纽伦堡之间新建的高速铁路线上，以时速357公里/小时创造了当今世界上铁路机车速度的新纪录，打破了由法国BB 9004电力机车于1955年所创造时速331公里/小时的旧世界纪录。这次试验被委托由德国的国际铁路运输公司（Internationale Gesellschaft für Eisenbahnverkehr）组织进行，机车并未经过任何特殊改动，仅在其中一个受电弓和两个轮轴上安装有特殊的测量仪器，为监控机车运行提供必要的信息；机车在试验过程中并牵引一辆德国铁路的试验车，对测试数据进行收集和评估，通过车上的监控设备来记录此次试验中所有的重要数据。

总体结构

ES64U4型电力机车为第三代“欧洲短跑手”（EuroSprinter）电力机车，综合了ES64F4、ES64U2等第二代机车的设计特点。机车车体与ES64U2型机车大致相同，仍采用整体承载全钢结构和大圆弧弯曲表面流线型司机室，设中间贯穿走廊、双端司机室；但机车长度延长了300毫米以容纳增加的电气设备，司机室顶棚以金属焊接结构取代了原来的玻璃纤维结构，而司机室车门也改为设于司机室两侧而非机械间内。机车头灯采用了经过ES64F4型电力机车使用验证的LED头灯。司机操纵台采用了标准化的“欧洲司机台”（European driver's desk，EUDD），司机台上正前方安装了两台多功能的触控式液晶显示屏，减轻了司机输入数据的工作量，并通过信号的颜色或闪烁来显示机车出现的故障或相应的解决措施。

电路系统

ES64U4型电力机车为交—直—交流电传动的四电流制电力机车，机车主电路与ES64F4型电力机车基本相同，主要差异在于主变流器基础上补加了一个辅助逆变器（HBU），每台机车设有2个变流器柜以及2台独立的辅助逆变器，车顶上设置了4台受电弓和交流电系统所用的高压部件，包括交流主断路器、高压隔离开关等；而机车内部机械间设有直流电系统的直流主断路器、电流电压互感器。为了减轻机车重量，变压器经过轻量化设计，其重量比ES64U2型机车减少了2.5吨，因此ES64U4型机车的功率也相应降低，持续功率为6,000千瓦，小时功率为6,400千瓦。
在交流电模式下，接触网导线上的15/25千伏单相交流电电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器，交流电经过主变压器降压后，分别向2个变流器柜内4组四象限脉冲整流器供电并整流为直流电，然后经过电压为2800伏特的中间直流回路，再由4台PWM牵引逆变器转换成三相交流电输出，独立向各自的4台牵引电动机供电。而在直流电模式下，经受电弓输入的1500/3000伏特直流电直接与主变流器的中间直流回路连接。四象限整流器和逆变器由相同的功率控制模块组成，功率控制元件为IGBT（6.5kV）。牵引电动机为三相交流异步电动机，单轴功率为1600千瓦。
机车的辅助电路系统采用交流传动，辅助逆变器同样置于变流器柜内，采用了IGBT元件，输出功率为4×90kWA，向机车上的通风电动机、空气压缩机等辅助机械供电。

控制系统

机车装载了西门子交通集团开发的“SIBAS 32”32位车载智能微机系统，实现了对机车的调节和逻辑控制，并能够通过人机界面显示故障并进行相关保护。“SIBAS 32”系统采用集散控制模式，由中央控制单元（CCU）、牵引控制单元（TCU）、辅助控制单元（ACU）、液晶显示屏（HMI）和外设智能接口（KLIP）构成，并采用基于列车通信网络（TCN）国际标准的网络控制系统进行数据通信，由绞线列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两级网络构成，WTB负责机车与其他车辆之间的外部通信，而MVB负责单节机车内部各单元的数据交换。

转向架

机车走行部为两台二轴转向架，ES64U4型电力机车沿用了与ES64U2型电力机车相同的SF1型高速转向架。转向架采用了全焊接箱型结构构架，一系悬挂采用轮对轴箱三点式拉杆定位，具有一定的被动自导向径向调节性能；二系悬挂为四个并列布置的高柔度螺旋圆弹簧。每根车轴均安装有一个HAB驱动制动单元，牵引电动机通过轮对空心轴弹性传动装置，向电动机齿轮和轮对齿轮传递扭矩；制动系统采用独立的轴盘制动，即由驱动齿轮箱独立引出一根轴来安装制动盘；整个驱动自动单元采用架悬式全悬挂方式安装在转向架构架上。牵引力通过低位Z字型牵引拉杆和中心销牵引机构传递，牵引点距轨面420毫米。转向架并安装有轮缘润滑装置和踏面清扫装置。