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.
The term monorail or industrial monorail is used to describe any number of transport systems in which a chair or carrier is suspended from, or rides on, an overhead rail structure. Unlike the well known duo rail system, there are many rail guided transport options which have been described as monorails, so that tracing the history presents a demarcation problem regarding what should be included and what should be omitted. Common usage appears to define a monorail as any rail guided vehicle which does not employ the coning action of conventional adhesion railways to achieve directional stability. This would exclude rack railways and funicular railways. Another generally accepted rule is that the guideway or track must be narrower than the car/vehicle. Elevated, supported, cable propelled systems like the Cable Liner and MiniMetro are generally not considered to be monorails. Bearing in mind the pattern of development of conventional railways, different criteria and measures of effectiveness were relevant at different times, and alternative design solutions were proposed. Hence, a monorail of the early 19th century bears little resemblance to current
designs, and were optimized for different performance objectives, within different technological constraints.
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.
gravity of the carriages to be below the upper surface of the rail'. The vehicles straddled the rail, rather like a pair of pannier baskets on a mule. Propulsion was by horse. A line was built in 1824 in the Deptford Dockyard in London, and in 1825, another line was built in Cheshunt, Hertfordshire. Dubbed the Cheshunt Railway, this line made history as it was the world's first passenger carrying monorail, and the first railway line to open in Hertfordshire. In 1826 a company was formed to construct a line between Barmen and Elberfeld in Germany, but construction never started. Throughout the 19th century, the Palmer design was improved, with the addition of stabilising wheels and additional rails (rendering a misnomer of 'monorail'). In 1829, Maxwell Dick introduced 'safety rails' below the running rails to reduce the likelihood of derailment. He
also articulated the main advantage claimed for this class of vehicle: 'the pillars or supports to be of different heights as circumstances of the country may require'. In other words, the system was better suited for crossing rough terrain. In 1868, William Thorold M. I. C. E. presented a paper proposing a monorail system that could be built at ground level in or alongside roads. The Patiala State Monorail Trainways and Kundala Valley Railway were built in India on the principle that he described. In 1869, J Haddon built a monorail in Syria to replace a mule train in military use. This embodied lateral guide rails, but was basically a pannier design hauled by a locomotive having double vertical steam boilers. General LeRoy Stone demonstrated in 1876 his Centennial Monorail for transporting passengers, but failed to exploit the concept also on the Bradford and Foster Brook Monorail, and this was closed after only one year due to a lethal boiler explosion in 1879. Around 1879, Joseph Stringfellow devised a similar "one rail" system for possible use as a "cheap railway" in Australia. By the end of the 19th century, the main proponents for the monorail were Charles Lartigue and F. B. Behr. Lartigue constructed Palmer monorails in Algeria to transport esparto grass, to replace mules and camels, although the motive power is recorded as 'animal'. He also demonstrated his ideas in Paris (1884), Westminster (1886), Tours (1889), St Petersburg (1894), Long Island (1894) and Brussels (1897). Behr proposed a high speed monorail between Liverpool and Manchester, but construction never started through lack of financial support. The most famous Lartigue monorail was the Listowel and Ballybunion Railway, in Ireland, which stayed in service from 1888 until 1924. Part of this railway survives as a preserved railway and tourist attraction. The last Lartigue design was built in 1924 between a magnesium mine at Crystal Hills, about 100 miles north of Los Angeles, and a railhead in Trona, California. This used petrol driven locomotives, and mounted the rail on a set of wooden A frames.
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.
favourable territory, it only rarely offers an overall better solution. Short sections in mountainous areas, such as a system built for the Ria Copper Co. by Siemens in the Pyrenees, seem to be the niche for this type of monorail. This particular example used a form of regenerative braking, such that the electricity generated by the full descending trucks was sufficient to drive the empty trucks back up the mountain. In 1890 the Boynton Bicycle Railroad was built in Long Island. Designed by Jose Ramon Villalon, who would later become one of Cuba's greatest statesmen, this railroad ran on a single rail at ground level, but with an overhead stabilising rail engaged by a pair of horizontally opposed wheels. The railway operated for only two years, but the design was adopted elsewhere. In 1908, Elfric Wells Chalmers Kearney (1881–1960) designed a monorail having an overhead stabilizing rail with spring loaded vertical stabilizing wheels, but although a car was built, it never saw service. From 1910–1914 a monorail system designed by Howard H Tunis was used on the Pelham Park and City Island Railroad in the Bronx, New York City. On the first trip of the monorail, the vehicle, with the inventor at the controls, slipped off the supporting lower rail. Though some of the New York newspapers erroneously reported that the accident was a major catastrophe, that is not so, and only one passenger on the car claimed a minor injury. The car was quickly repaired and the monorail operated safely on a regular basis from 1911 until 1917, when it was dismantled by the military at the outset of World War I, because the terminal near City Island was requisitioned. A propeller driven suspended monorail, claiming the speed of aircraft with the safety and reliability of railways was designed by George Bennie in 1926, and named the 'Bennie Railplane'. A demonstrator was built near Glasgow in 1929, but the system did not progress further in the UK. Russia worked on a system similar to the Bennie Railplane in the 1930s and were even planning a 332 mile line through Turkestan with a top speed of 180 mph. Their system was unique in that it had two side by side cars suspended on one rail, and it could actually dismount from the rail to cross rivers as an amphibian and then on the other side remount the rail. And while elements of this system were tested in Moscow, the Russian government instead built a conventional rail system.
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.
more appropriate solution, except for a few niches. Monorail tracks were rarely longer than 60 miles, and usually considerably shorter. The motor road vehicle finally displaced the monorail from its few niche applications. Wheel on steel characterised monorails of this early era, just as it does conventional railways, although some bicycle railways could react against the stabilizing rail to increase adhesion, improving acceleration, braking and hill climbing.
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.