Konstruktion

Die Lokomotive basierte, soweit möglich, auf erprobter Technologie, um nicht mit Fehlern in Komponenten, die mit der Gasturbine nichts zu tun hatten, das Projekt zu gefährden. Die elektrische Kraftübertragung wurde gewählt, weil sich die Technik im Zusammenspiel mit Dieselmotoren bewährt hatte. Sie ermöglichte, beliebig viele Achsen anzutreiben, was aufgrund der grossen Leistung pro Gewicht (verglichen mit Dampf- und Dieselloks jener Zeit) ein wichtiger Faktor war. Ausserdem waren vergleichbare hydraulische Antriebe nicht in diesen Leistungskategorien (über 400 PS) erprobt.

Die Gasturbine bestand aus einem Kompressor, einer Brennkammer und der Turbine selbst. Der Kompressor benötigte etwa 6000 PS, um die Luft zu komprimieren und anschließend in die Brennkammer zu befördern (Luftdrücke zwischen 700 kPa bis 2.1 MPa, abhängig von der Drehzahl der Turbine), worin der Treibstoff (Heizöl) verbrannt wurde, was zu einer Ausdehnung der Gase führte, welche wiederum mit einer Temperatur von 500–600 °C auf die Turbine trafen und dort etwa 8000 PS entwickelten. Die Abgase strömten danach durch einen Wärmetauscher, der die Frischluft vorwärmte, bevor sie über das Dach ausgestoßen wurden. Die verbleibenden ca. 2000 PS konnten für den Antrieb der Lokomotive benutzt werden. Die Turbine erreichte eine Höchstdrehzahl von 5200 min⁻¹, die Leerlaufdrehzahl betrug 2800 min⁻¹. Die Drehzahl des Generators wurde dabei durch ein Getriebe auf 812 min⁻¹ bei Volllast reduziert.

Effizienz

Messungen zeigten, dass der Wirkungsgrad von Leerlauf bis mittlere Last (1000 PS) kontinuierlich von 0 % bis 15 % stieg, sein Maximum von 18 % bei 1700 PS erreichte und danach wieder sank bis auf 16 % bei 2200 PS (alle Zahlen ohne elektrische Verluste). Der Wirkungsgrad war niedrig, verglichen mit damaliger Diesel-Technologie, was ein wichtiger Faktor dafür war, dass sich die Technologie nicht durchsetzte.

Start der Lokomotive

Zuerst wurde ein Hilfsdieselmotor mit Strom aus einer Batterie gestartet. Dieser war mit einem Hilfsgenerator verbunden, welcher Elektrizität zum Starten der Turbine erzeugte. Damit wurde der an der Turbine angebrachte Hauptgenerator, der nun als Elektromotor lief, auf Drehzahl gebracht. Dieser Prozess dauerte etwa 4 Minuten, danach konnte die Verbrennung gezündet werden, und die Turbine trieb sich fortan selbst. Während die Drehzahl weiterstieg, konnte die Leistung des Hilfsdieselmotors dazu genutzt werden, die Lokomotive mit niedriger Geschwindigkeit (10 km/h) vor den Zug zu rangieren. Nach weiteren vier Minuten war die Leerlaufdrehzahl (430 min⁻¹ am Generator) erreicht und die Lokomotive betriebsbereit.

Leistung erhöhen

Um die Leistungsabgabe der Lokomotive zu erhöhen, konnte der Lokführer an seinem Leistungskontroller drehen, was folgenden Vorgang auslöste:

• Mehr Treibstoff wurde eingespritzt
• Der Drehzahlregler wurde auf eine höhere Solldrehzahl eingestellt
• Der Überlastschutz bemerkte eine Überlastsituation (Drehzahl unter der Solldrehzahl) und schaltete elektrisch Last von der Turbine ab (!)

Da die Last nun geringer war und mehr Treibstoff eingespritzt wurde, erhöhte sich die Drehzahl schnell (bis 812/min am Generator unter Volllast), und sobald die Solldrehzahl erreicht war, wurde die Last wieder erhöht, bis ein neues Gleichgewicht zwischen Leistungsabgabe der Turbine und Leistungsaufnahme der Fahrmotoren erreicht war.

Um die Last zu senken, fand derselbe Vorgang in umgekehrter Reihenfolge statt.

Bremsen

Um für Bremsvorgänge nicht die Druckluftbremse bemühen zu müssen (Abnutzung und Risiko einer Überhitzung), sind alternative Bremssysteme von Vorteil. Da der Kompressor bis zu 6000 PS benötigte, war es angedacht, die Fahrmotoren Elektrizität erzeugen zu lassen, welche wiederum zum Antrieb der Turbine benutzt wurde, worin die Leistung durch den Kompressor in Wärme umgewandelt wurde. Die Treibstoffzufuhr konnte dabei abgestellt werden. Es ist unklar, ob die nötigen Installationen je vorgenommen wurden.

Sicherheitsmassnahmen

Falls der Lokomotivführer die Leistung zu spät gesteigert hat (z. B. in einer Steigung statt davor), stieg die Drehzahl möglicherweise nicht schnell genug an, was dazu führte, dass zu viel Treibstoff verbrannte und gleichzeitig zu wenig Luft zur Kühlung der Turbine zur Verfügung stand. In einer solchen Situation wurde die Überhitzung der Turbine dem Lokomotivführer mit einer Warnlampe angezeigt. Falls er darauf nicht reagierte, wurde nach einem weiteren Anstieg der Temperatur um 30 °C die Treibstoffzufuhr unterbrochen.

Für den Fall, dass die Last auf der Turbine plötzlich abfiel (z. B. aufgrund durchgebrannter Sicherungen), war eine Sicherheitsvorrichtung vorhanden, die die Luftzufuhr verringerte. Dies wiederum führte zu einer Überhitzung der Turbine, was wiederum die Abschaltung der Treibstoffzufuhr zur Folge hatte.

Falls die Temperatur in der Verbrennungskammer zu tief war, versuchte die Steuerung, die Turbine erneut zu zünden; wenn dies innerhalb von 5 Sekunden nicht gelang, wurde die Treibstoffzufuhr unterbrochen.

Steuerungslogik

Die komplexe Steuerungslogik war komplett in Ölkreisläufen aufgebaut. Alle Steuerungseingänge wie Drehzahlmesser, Leistungskontroller und andere waren als Ventile oder Pumpen so angeordnet, dass sie den Ölfluss passend beeinflussten und Aktuatoren (Kolben) die nötigen Steuerungsvorgänge vornahmen.

Konstruktion

Die Lokomotive erhielt einen neuen Kasten mit gleichen Führerständen wie die SBB Ae 6/6. Der Lokomotivrahmen und die Drehgestelle mitsamt den Gleichstrommotoren und den Getrieben wurde von der Gasturbinenlokomotive übernommen.

Die elektrische Ausrüstung wurde analog der früheren Gasturbinengruppe auf einem gemeinsamen Träger montiert, der durch das geöffnete Dach ein- und ausgebaut werden konnte.

Auf dem Dach befanden sich zwei Stromabnehmer. Einer wurde auf den SNCF-Gleichstromstrecken (1500 V) verwendet, der andere auf den SBB-Strecken (15 kV, 16 2/3 Hz) und den SNCF-Wechselstromstrecken (25 kV, 50 Hz).

Auf dem SBB-Netz und dem SNCF-Wechselstromnetz floss der Strom in den Transformator, wo die Spannung herabgesetzt wurde. Anschliessend wurde der Wechselstrom in einem Siliziumgleichrichter umgeformt und den vier Gleichstrommotoren zugeführt. Auf dem SNCF-Gleichstromnetz wurden die Fahrmotoren direkt vom Fahrdraht über vier Anfahrwiderstände auf die Fahrmotoren geführt.

Betrieb

Die Projektierung und der Umbau nahmen mehr Zeit in Anspruch als vorgesehen. Erst 1961 konnte die Dreistromlokomotive ausgeliefert werden. Zur gleichen Zeit wurden auch die Vierstrom-TEE-Züge abgeliefert, sodass die Ae 4/6 ^III ihre Vorreiterrolle nicht mehr spielen konnte. Nach Probefahrten auf französischen Gleich- und Wechselstromstrecken wurde das Triebfahrzeug dem Betrieb übergeben.

Die Dreistromlokomotive war dem Depot Genève zugeteilt und wurde von den Lokomotivführern „La Tricougny“ genannt. Sie besorgte Überführungszüge im Raum Genf. Gleichzeitig diente sie als Reservetriebfahrzeug für die Strecke Genf – La Plaine.

Der Transformator wurde nach einem schweren Schaden 1976 durch Ballast ersetzt, sodass die Lok nur noch unter 1500 V Gleichstrom einsetzbar war. Im Laufe der Zeit wurde die Ae 4/6 ^III immer häufiger als Ersatz für defekte BDe 4/4 II-Pendelzüge benötigt. Dabei beförderte sie zwei Leichtstahlwagen und einen Gepäckwagen. 1978 wurde die störungsanfällige Lokomotive ausrangiert und abgebrochen.