Введение

Термин "монорельс" или "промышленный монорельс" используется для описания любого числа транспортных систем, в которых кресло или платформа подвешены к, или движутся по, надземной рельсовой конструкции. В отличие от хорошо известной системы с двумя рельсами, существует множество рельсовых транспортных решений, которые описывались как монорельсы, что затрудняет прослеживание истории и определение того, что следует включать, а что исключать. В обычном понимании, монорельсом считается любое рельсовое транспортное средство, которое не использует принцип конической фиксации, применяемый в традиционных железнодорожных системах для обеспечения устойчивости направления движения. Это исключает зубчатые железные дороги и фуникулёры. Еще одним общепринятым правилом является то, что ширина пути должна быть меньше ширины вагона/транспортного средства. Поднятые, поддерживаемые и кабельные системы, такие как Cable Liner и MiniMetro, обычно не классифицируются как монорельсы. Учитывая закономерности развития традиционных железных дорог, в разные периоды времени были актуальны различные критерии и показатели эффективности, а также предлагались альтернативные конструктивные решения. Следовательно, монорельс начала XIX века мало похож на современные конструкции и был оптимизирован для достижения различных эксплуатационных характеристик в рамках различных технологических ограничений.

Ранние события

Самый ранний патент на транспортное средство, предназначенное для движения по одной рельсе, относится к британскому патенту № 4618 от 22 ноября 1821 года. Изобретателем был Генри Робинсон Палмер, который описал его как «единую линию рельса, поддерживаемую на такой высоте от земли, чтобы центр тяжести вагонов находился ниже верхней поверхности рельса». Транспортные средства опирались на рельс, напоминая пару корзин на муле. Привод осуществлялся лошадьми. В 1824 году линия была построена на Дептфордской верфи в Лондоне, а в 1825 году – еще одна линия в Чешунте, графство Хартфордшир. Эта линия, получившая название Чешунтская железная дорога, вошла в историю как первая в мире монорельсовая дорога, перевозившая пассажиров, и первая железная дорога, открытая в Хартфордшире. В 1826 году была создана компания для строительства линии между Барменом и Эльберфельдом в Германии, но строительство так и не началось. На протяжении XIX века конструкция Палмера совершенствовалась за счет добавления стабилизирующих колес и дополнительных рельсов (что привело к ошибовому названию «монорельс»). В 1829 году Максвелл Дик ввел «защитные рельсы» под ходовыми рельсами для снижения вероятности схода с рельсов. Он также сформулировал основное преимущество, заявленное для этого типа транспортных средств: «столбы или опоры должны быть разной высоты в зависимости от местных условий». Иными словами, система лучше подходила для преодоления пересеченной местности. В 1868 году Уильям Торольд, член Института гражданских инженеров, представил доклад, предлагающий систему монорельсового транспорта, которую можно было бы строить на уровне земли вдоль или рядом с дорогами. Патиальская государственная монорельсовая железная дорога и Кундальская долинная железная дорога в Индии были построены по описанному им принципу. В 1869 году Дж. Хэддон построил монорельсовый путь в Сирии для замены мулов, используемых в военных целях. Он включал в себя боковые направляющие рельсы, но по сути представлял собой конструкцию, напоминающую корзины, приводимую в движение локомотивом с двумя вертикальными паровыми котлами. Генерал Лерой Стоун продемонстрировал в 1876 году свой Centennial Monorail для перевозки пассажиров, но не смог реализовать эту концепцию на Брэдфордской и Фостер-Брукской монорельсовой дороге, которая была закрыта всего через год после взрыва котла в 1879 году. Около 1879 года Джозеф Стрингфелло разработал аналогичную систему «одной рельсы» для возможного использования в качестве «дешевой железной дороги» в Австралии. К концу XIX века основными сторонниками монорельсового транспорта были Шарль Лартиг и Ф. Б. Бехр. Лартиг построил монорельсы Палмера в Алжире для перевозки травы эспарто, заменив мулов и верблюдов, хотя в качестве движущей силы указаны «животные». Он также демонстрировал свои идеи в Париже (1884), Вестминстере (1886), Туре (1889), Санкт-Петербурге (1894), Лонг-Айленде (1894) и Брюсселе (1897). Бехр предложил построить высокоскоростную монорельсовую дорогу между Ливерпулем и Манчестером, но строительство не началось из-за отсутствия финансовой поддержки. Самой известной монорельсовой дорогой Лартига была Listowel and Ballybunion Railway в Ирландии, которая оставалась в эксплуатации с 1888 по 1924 год. Часть этой железной дороги сохранилась как охраняемая железная дорога и туристическая достопримечательность. Последний проект Лартига был построен в 1924 году между магниевым рудником в Кристалл-Хиллз, примерно в 100 милях к северу от Лос-Анджелеса, и железнодорожной станцией в Троне, Калифорния. В нем использовались локомотивы, работающие на бензине, а рельс крепился к деревянным А-образным рамам.

Подвесные и велосипедные железные дороги

В 1886 году компания Enos Electric Company продемонстрировала подвесную монорельсовую систему на территории Daft Electric Light Company в районе Гринвилл города Джерси-Сити, штат Нью-Джерси, которая по внешнему виду была ближе к более современным монорельсам, но самой известной подвесной монорельсовой системой той эпохи стала «Schwebebahn», или плавающая железная дорога Эйгена Лангена в Вуппертале, которая начала работу в 1901 году и до сих пор используется ежедневно. Монорельсовая дорога Вупперталя следует по долине Вуппер, где строительство обычной железной дороги было бы крайне непрактичным. Подвесная монорельсовая система, как и монорельсовая система Палмера, представляется потенциально более удачным решением для пересеченной и гористой местности, но поскольку большая часть пути проходит по более благоприятной территории, она лишь изредка предлагает более оптимальное решение в целом. Короткие участки в гористой местности, такие как система, построенная для компании Ria Copper Co. компанией Siemens в Пиренеях, представляются наиболее подходящими для этого типа монорельсовой дороги. В этом конкретном случае использовалась форма регенеративного торможения, благодаря которой вырабатываемой при спуске полными вагонами электроэнергии было достаточно для подъема пустых вагонов обратно в гору. В 1890 году на Лонг-Айленде была построена «Велосипедная железная дорога Бойнтона». Разработанная Хосе Рамоном Виллалоном, который впоследствии стал одним из выдающихся государственных деятелей Кубы, эта железная дорога проходила по одному рельсу на уровне земли, но с надрельсовой стабилизирующей рельсой, с которой взаимодействовали пара горизонтально расположенных колес. Железная дорога проработала всего два года, но конструкция была использована и в других местах. В 1908 году Элфрик Уэллс Чалмерс Керни (1881–1960) спроектировал монорельсовую систему с надрельсовой стабилизирующей рельсой и вертикальными стабилизирующими колесами, оснащенными пружинами, однако, несмотря на постройку вагона, система так и не была введена в эксплуатацию. С 1910 по 1914 год монорельсовая система, разработанная Говардом Х. Тунисом, использовалась на железной дороге Pelham Park and City Island в Бронксе, Нью-Йорк. Во время первого рейса монорельса вагон, управляемый изобретателем, соскочил с опорной нижней рельсы. Хотя некоторые нью-йоркские газеты ошибочно сообщили о крупной катастрофе, это не соответствовало действительности, и лишь один пассажир в вагоне заявил о незначительных травмах. Вагон был быстро отремонтирован, и монорельсовая линия безопасно работала на регулярной основе с 1911 по 1917 год, когда она была демонтирована военными в начале Первой мировой войны, поскольку терминал вблизи острова Сити был реквизирован. В 1926 году Джордж Бенни спроектировал подвесной монорельс с пропеллерным движителем, который, по заявлению разработчика, обладал скоростью самолета, но при этом сохранял безопасность и надежность железных дорог, и назвал его «Bennie Railplane». Демонстрационный образец был построен недалеко от Глазго в 1929 году, но система не получила дальнейшего развития в Великобритании. В 1930-х годах в России велись работы над системой, аналогичной «Bennie Railplane», и даже планировалась постройка 533-километровой линии через Туркестан со скоростью до 290 км/ч. Уникальность этой системы заключалась в том, что два вагона располагались рядом друг с другом и были подвешены к одной рельсе, а также могли съезжать с рельса для преодоления рек в качестве амфибий и затем снова заезжать на рельс на другом берегу. Хотя отдельные элементы этой системы испытывались в Москве, российское правительство предпочло строительство обычной железной дороги.

Гирополитен

Возможно, единственной настоящей монорельсовой дорогой была гиромонорельса, разработанная независимо Луисом Бреннаном, Августом Шерлом и Петром Шиловским. Это был настоящий поезд, движущийся по одному пути, который использовал гироскопическую систему балансировки для сохранения устойчивости. Все разработки были продемонстрированы полномасштабными прототипами, но их дальнейшее развитие было фактически остановлено Первой мировой войной. Проект Бреннана рассматривался всерьез для использования на Северо-Западной границе Индии, а в 1921 году правительство СССР предложило построить монорельсовую дорогу Шиловского между Ленинградом и Царским Селом. Однако финансирование закончилось вскоре после начала строительства. В начале 1930-х годов город Нью-Йорк рассматривал возможность создания монорельсовой системы, которая могла бы стать первой в США. В 2018 году проект гироскопического рельсового вагона занял первое место в немецком конкурсе Mobility Award. В 2020 году разработчики получили государственное финансирование в размере 3,6 миллиона евро на разработку прототипа, и ожидается, что испытания могут начаться в 2022 году. Транспортные средства будут спроектированы для движения по существующим, но заброшенным железнодорожным путям, с возможностью обгона друг друга по существующим рельсам.

Эволюция монорельсового "колеса на стале"

Эти транспортные средства (за исключением все еще действующей Вуппертальской монорельсовой дороги) сегодня представляют собой не более чем исторический интерес. Преимущество монорельса в преодолении пересеченной горной местности было актуально в период расширения железнодорожных сетей в ранее не освоенных районах, однако в большинстве случаев обычная железная дорога оказалась более подходящим решением, за исключением нескольких специфических областей применения. Длина монорельсовых путей редко превышала 60 миль, как правило, они были значительно короче. В конечном итоге, автомобильный транспорт вытеснил монорельс даже из этих узких ниш. Для монорельсов раннего периода, как и для обычных железных дорог, было характерно использование стальных колес, хотя некоторые конструкции, напоминающие велосипедные рельсы, могли опираться на стабилизирующую рельсу для увеличения сцепления, что улучшало ускорение, торможение и способность преодолевать подъемы.

Современная эра: пересекающие друг друга балки

Развитие автомобильной техники привело к появлению нового класса монорельсовых дорог, мало связанного с работами Палмера и Лартига. Эти транспортные средства подвешены к или опираются на бетонные балки и используют пневматические шины для улучшения сцепления с дорогой и снижения шума по сравнению с металлическими колесами. Они имеют больше общего с автобусами с направлением движения, чем с традиционными железными дорогами. Балка менее заметна, чем эстакада или обычная железная дорога, и современные конструкции могут найти применение для решения проблем с полосой отвода в перегруженных городских центрах, при этом стоимость их строительства ниже, чем прокладка туннелей.