La série 20 fut la première locomotive à courant continu au monde commandée par thyristors. C'est une motrice extrêmement puissante utilisée tant pour le service passagers que marchandises. Elle a été conçue pour tracter de lourds convois sur la ligne Bruxelles-Luxembourg (lignes 161 et 162), au relief peu favorable pour cet exercice.
A l'origine, la série ne comportait que 15 machines, mais 10 machines supplémentaires furent rapidement commandées. La mise en service des motrices de la série 20 fut émaillée de problème techniques. Il faut dire que comme il n'y eut jamais de prototype testé (à part des essais menés sur la série 24), les premières années de service constituèrent une période d'essai prolongée, et les difficultés rencontrées furent telles qu'il fallut réactiver les motrices de la série 29radiées quelques mois auparavant ! En fait, on peut considérer la série 20 comme un prototype pour les séries plus récemment construites, à savoir les séries 11, 12, 21 et 27. On doit également reconnaître qu'elles restent sujettes des pannes multiples.
Ce sont des motrices de type Co'Co', construites par la Brugeoise et Nivelles pour la partie mécanique et les ACEC pour la partie électriques à 25 exemplaires par entre 1975 et 1977 en deux tranches. Leur longueur est de 19, 504 mètres, leur poids est de 110 tonnes, leur puissance est de 5.140 KW. La vitesse maximale est de 160 km/heures. Elles ont été livrées en vert, connaîtront la livrée jaune et sont actuellement toutes (24 machines restant en service) en livrée bleu avec une bande centrale jaune.
Il est intéressant de noter que les 20 sont interdites à Aix-la-Chapelle (à cause des désagréments qu'elles provoquent à la caténaire allemande), et qu'elle ne peuvent circuler en UM entre elles ! Leur puissance de traction au démarrage a d'ailleurs été réduite, suit à des bris d'attelages. Après un court séjour à Ronet, elles seront prises en charge par l'atelier de Stockem.
Les motrices de la série 20 sont principalement utilisées pour les lourds trains de marchandises au départ du port d'Anvers, ainsi que pour le trafic international vers le Luxembourg (et les trains P circulant sur la ligne du Luxembourg). Depuis l'arrivée des voitures à double étages de type M6 sur la ligne Bruxelles-Luxembourg, les motrices étaient chargées de la tractions de ces lourdes rames. En raison des protestations répétées tant des usagers que des CFL, ce rôle a été repris par la série 13, Cependant, en 2008, les CFL n'autorisaient plus sur leurs voies ferrées que des engins de traction équipés du système de signalisation Memor II+. Les machines 2001 à 2007 en donc été pourvus.
Les autres machines sont affectées à des prestations de marchandises lourdes au départ d'Anvers. En été, elles sont également affectées à certains trains ICT desservant le littoral. Au même moment, l'électrification de la jonction Montzen - Aix-la-Chapelle (Aachen) voit l'arrivée de la (seconde) série 28 entre les ports Belges et les gares de triage allemandes de Aix la Chapelle et Cologne (Gremberg) qui permettent d'économiser un relais de traction, mais impliquent des motrices polytension. Les locomotives de la série 20 libérées sont réaffectées aux navettes entre le port d'Anvers et celui de Zeebruges.
2012 à Luxembourg
