Monorelsstee

Monorelsstee on transpordiseade. Monorelssteel kasutatakse ühte rööbast, mis on kinnitatud estakaadile. Lastivankrid või vagunid võivad liikuda nii rööpa peal, kui ka rööpa all, ning neid veab mootorvagun.

Ajalugu

Varasemad aastad

Esimese monorööbastee prototüübi valmistas 1820. aastal Venemaal Ivan Elmanov. Katseid luua monorööbastee alternatiive tavapärastele raudteedele on tehtud juba 19. sajandi algusest peale.

Centennial Monorail esitleti 1876. aastal Philadelphias toimunud maailmanäitusel – Centennial Expositionil. Selle projekti alusel ehitati 1877. aastal Bradfordi ja Foster Brooki raudtee, mis sõitis ühe aasta jooksul 1878. aasta jaanuarist kuni 1879. aasta jaanuarini.

1879. aasta paiku pakkusid Haddon ja Stringfellow sõltumatult välja "ühe rööbastee" süsteemi, mis kasutas ümberpööratud "V" rööpaid (ja seega ristlõike "Λ" kuju). See oli mõeldud sõjaliseks kasutamiseks, kuid nähti ka tsiviilotstarbelist kasutamist "odava raudteena". Samamoodi oli üks esimesi praktikas kasutusse võetud süsteeme Prantsuse insener Charles Lartigue, kes ehitas Iirimaal Ballybunioni ja Listoweli vahelise raudteeliini, mis avati 1888. aastal ja kestis 36 aastat, kuid suleti 1924. aastal (Iirimaa kodusõja kahjustuste tõttu). See kasutas koormust kandvat ühe rööpa ja kahte madalamat, välist rööpa tasakaalustamiseks, kusjuures kolm rööpa olid kantud kolmnurksetele tugedele. Selle ehitamine oli odav, kuid selle kasutamine oli keeruline. Võimalik, et esimene monorööpmeline vedur oli 0-3-0 auruvedur sellel liinil. Lartigue'i süsteemi kasutava kiirraudtee ehitamiseks pakuti välja 1901. aastal Liverpooli ja Manchesteri vahelist kiirraudteeliini.

Boynton Bicycle Railroad oli New Yorgi Long Islandi Brooklyni linnaosas asuv auruajamiga monorööpmel rööbas. See liikus ühe kandva rööbastee peal maapinnal, kuid üleval oli puidust stabiliseeriv rööbas, mis oli seotud paari horisontaalselt vastastikku paiknevate ratastega. Raudtee tegutses vaid kaks aastat alates 1890. aastast.

Hotchkissi jalgrattaraudtee oli monorööpmel, millel sai sõita sobiva pedaaliga jalgrattaga. Esimene eksemplar ehitati 1892. aastal Smithville'i ja Mount Holly (New Jersey) vahel. See suleti 1897. aastal. Teisi näiteid ehitati Norfolkis aastatel 1895–1909, Great Yarmouthis ja Blackpoolis Ühendkuningriigis alates 1896. aastast.

1900.–1950. aastad

Varajased konstruktsioonid kasutasid tavapäraste raudteede kahekordse rööpse asemel kahekordset metallrauda, mis nii juhtis kui ka toetas monorööpse vagunit. Säilinud riputatud versioon on vanim veel kasutuses olev süsteem: Wuppertali monorail Saksamaal. Samuti katsetati 1900. aastate alguses güroskoopiliselt ühe rööbastee peal tasakaalustatud vagunitega monorööpaid, kuid neid ei arendatud kunagi prototüübi staadiumist kaugemale. Ewingi süsteem, mida kasutati Patiala State Monorail Trainwaysis Punjabis, Indias, tugineb hübriidmudelile, mis koosneb koormust kandvast üksikust rööbastest ja tasakaalustamiseks kasutatavast välisest rattast. Lartigue'i süsteemi kasutava kiirraudtee kohta tehti 1901. aastal ettepanek Liverpooli ja Manchesteri vaheliseks kiirraudteeks.

1910. aastal kaaluti Brennani güroskoopilise monorööbastee kasutamist Alaska söekaevanduses. Juunis 1920 avaldas Prantsuse Patendiamet Henri Coanda FR 503782 "Transporteur Aérien" - õhuvankri kohta.

20. sajandi esimesel poolel esitati veel mitmeid kavandatavaid projekte, mis kas ei lahkunud kunagi joonistusplaadilt või jäid lühiajalisteks prototüüpideks. Üks esimesi Ameerika Ühendriikides kavandatud monorööpaid oli 1930. aastate alguses New Yorgis, mida kavandati kõrgel asuva rongisüsteemi jaoks.

1950.–1980. aastad

20. sajandi teisel poolel olid monorööpad asunud kasutama suuremaid palk- või talapõhiseid rööpaid, mille veeremiüksused toetusid ühele rattapaarile ja mida juhtis teine rattapaar. 1950. aastatel ehitati Saksamaal 40% ulatuses süsteemi prototüüp, mis oli kavandatud kiiruseks 200 mph (320 km/h) sirgel teel ja 90 mph (140 km/h) kurvides. Oli projekte, kus sõidukid olid talade külge toetatud, riputatud või konsoolidega. 1950. aastatel töötati välja ALWEGi kandev konstruktsioon, millele järgnes ajakohastatud riputatud tüüp, SAFEGE-süsteem. ALWEGi tehnoloogia versioone kasutavad kaks suurimat monoraili tootjat, Hitachi Monorail ja Bombardier.

1956. aastal hakati katsetama esimest monorööpmelrööbasteed, mis asus USA Texase osariigis Houstonis. California osariigis asuv Disneyland Anaheimis avas 1959. aastal Ameerika Ühendriikide esimese iga päev töötava monorelsisüsteemi. Hiljem paigaldati sel perioodil täiendavaid monorööpaid Walt Disney Worldi Floridas, Seattle'is ja Jaapanis. Monorööpaid reklaamiti futuristliku tehnoloogiana koos näitusepaigaldiste ja lõbustuspargi ostudega, nagu on näha tänapäeval kasutusel olevatest pärandkasutuses olevatest süsteemidest. Siiski said monorelsid tavapäraste transpordisüsteemidega võrreldes vähe kandepinda. Märtsis 1972 avaldas Alejandro Goicoechea-Omar patendi DE1755198, mis käsitleb Hispaanias Las Palmas de Gran Canarias eksperimentaalrongina ehitatud "selgrootorongit". Koos lennureiside ja kaubanduskeskuste tekkimisega tekkisid eraettevõtete niššide kasutusalad, kus ehitati shuttle-tüüpi süsteeme.

Ühisraudtee kui ühistranspordi tajumine

Aastatel 1950–1980 võis monoraili kontseptsioon, nagu kõik ühistranspordisüsteemid, kannatada konkurentsi tõttu autoga. Sel ajal valitses Ameerikas Teise maailmasõjajärgne optimism ja inimesed ostsid suurel hulgal autosid tänu eeslinnastumisele ja riikidevahelisele maanteevõrgustikule (Interstate Highway System). Eelkõige võis monorööpmelraudtee kannatada selle all, et ühistranspordiasutused ei soovinud investeerida tõestamata tehnoloogia kõrgetesse kuludesse, kui olid olemas odavamad alternatiivid. Samuti oli palju konkureerivaid monorailitehnoloogiaid, mis lõhestas nende juhtumit veelgi. Üks märkimisväärne näide avaliku monoraili kohta on AMF Monorail, mida kasutati transpordiks 1964.–1965. aasta maailmanäituse ümber.

See kõrgete kuludega arusaam vaidlustati eelkõige 1963. aastal, kui ALWEGi konsortsium tegi ettepaneku rahastada suure süsteemi ehitamist Los Angelese maakonnas, Californias, vastutasuks kasutusõiguse eest. Los Angelese maakonna järelevalvenõukogu lükkas selle tagasi Standard Oil of California ja General Motorsi (kes olid autost sõltuvuse tugevad pooldajad) survel, ning hilisem metroosüsteem sattus kuulsa kirjaniku Ray Bradbury kriitika alla, kuna see ei olnud veel jõudnud kavandatava monorelsi mastaapi.

Mitmed algselt transpordisüsteemina kavandatud monorelsid elasid turismist saadud tuludest, saades kasu ainulaadsetest vaadetest, mida suures osas kõrgendatud rajatised pakkusid.

Hiljutine ajalugu

Alates 1980. aastatest on Jaapanis enamik monoraili massitranspordisüsteeme, välja arvatud mõned erandid. Tokyo Monorail, on üks maailma kõige tihedama liiklusega, keskmiselt 127 000 reisijat päevas ja on teenindanud alates 1964. aastast üle 1,5 miljardi reisija. Hiina alustas hiljuti, 2000. aastate lõpus, monorööbasteede arendamist, kus on juba maailma suurim ja kõige tihedama liiklusega monorööbastee süsteem ning kus mitmes linnas on ehitamisel mitu monorööbastee massitranspordisüsteemi. Wuhu linnas on ehitamisel Bombardier Innovia Monoraili põhinev süsteem ning mitmes linnas, näiteks Guang'anis, Liuzhous, Bengbus ja Guilinis, on ehitamisel mitu BYDi välja töötatud Cloudraili süsteemi. Monorööpaid kasutatakse jätkuvalt nišiturgudel ja lõbustuspargis.

Kaasaegsed massitranspordi monorelss-süsteemid kasutavad ALWEGi talade ja rehvide lähenemisviisi edasiarendusi, kusjuures ainult kaks riputatud tüüpi on laialdaselt kasutusel. Monoraili konfiguratsioonid on kasutusele võetud ka maglev-rongide puhul. Alates 2000. aastatest on seoses liiklusummikute ja linnastumise suurenemisega taas tekkinud huvi selle tehnoloogia vastu ühistranspordis, kusjuures mitmed linnad, näiteks Malta ja Istanbul, uurivad tänapäeval monorööpaid kui võimalikku ühistranspordilahendust.

Chongqing Rail Transit Hiinas võttis 2004. aastal kasutusele ainulaadse ALWEG-põhise konstruktsiooni, mille veerem on palju laiem kui enamiku monorööbasteede puhul ja mille läbilaskevõime on võrreldav raskete raudteede omaga. Selle põhjuseks on asjaolu, et Chongqingi linna läbivad arvukad mäed, mäed ja jõed, mistõttu tunnelite rajamine ei ole võimalik, välja arvatud mõnel juhul (näiteks liinid 1 ja 6), kuna need on väga sügavad. Tänapäeval on see maailma suurim ja kõige tihedamini kasutatav monorööpmelrööbastee süsteem.

São Paulo (Brasiilia) ehitab oma ühistranspordivõrgu osana kahte suure läbilaskevõimega monorööpmeliini. Liin 15 avati osaliselt 2014. aastal, selle pikkus on 27 km, kui see 2022. aastal valmib, ja selle läbilaskevõime on 40 000 pphd, kasutades Bombardier Innovia Monoraili ronge. Liin 17 saab olema 17,7 km (11,0 mi) pikk ja kasutab BYD SkyRaili konstruktsiooni. Teised olulised monorelss-süsteemid on ehitamisel, näiteks Kairo monoraili kaks liini, kaks liini MRT (Bangkok) ja SkyRail Bahia Brasiilias.

Tüübid ja tehnilised aspektid

Kaasaegsed monorelsid sõltuvad sõidukite liikumispinnana suurest täispuidust palgist. On olemas mitmeid konkureerivaid konstruktsioone, mis jagunevad kahte suurde klassi: kandepalk- ja rippraudteed. Kõige tavalisem tüüp on kanderaam, mille puhul rong sõidab 2–3 jala (0,6– 0,9 meetri) laiusel teras- või raudbetoonpalgil. Kummipeadega varustatud vagun puutub veojõu tagamiseks ja veeremi stabiliseerimiseks ülevalt ja mõlemalt küljelt kokku palgiga. Selle stiili populariseeris Saksa ettevõte ALWEG. On olemas ka ajalooline vedrustuse monoraili tüüp, mille töötasid välja saksa leiutajad Nicolaus Otto ja Eugen Langen 1880. aastatel. See ehitati Saksamaal Wuppertalis asuvas Barmeni ja Elberfeldi kaksiklinnas, avati 1901. aastal ja on siiani kasutusel. Chiba Urban Monorail on maailma suurim rippraudteevõrk.

Võimsus

Peaaegu kõik kaasaegsed monorelsid töötavad elektrimootorite abil, mida toidavad kaks kolmandat rada, kontaktjuhtmed või elektrifitseeritud kanalid, mis on kinnitatud või suletud nende juhtpalkide külge, kuid on olemas ka diiselmootoriga monorailisüsteeme. Ajalooliselt kasutasid mõned süsteemid, näiteks Lartigue'i monorail, auruvedureid.

Magnetiline hõljutus

Mõne varase monorööbastee (eelkõige Saksamaal Wuppertalis asuva rippuva monorööbastee) konstruktsioon on selline, et ühelt liinilt teisele on raske ümber lülituda. Mõned teised monorelsid väldivad ümberlülitamist nii palju kui võimalik, töötades pidevas ringis või kahe fikseeritud jaama vahel, nagu Seattle Center Monoraili puhul.[tsitaat].

Praegused monorelsid on võimelised tõhusamaks ümberistumiseks kui varem. Riputatud monorööbasteede puhul võib ümberlülitamist teostada, liigutades flanke palgi sees, et ronge ühele või teisele liinile ümber paigutada[viide vajalik].[viide vajalik].

Liinil 15 São Paulo liinil liikumissuunda muutev lüliti. Tugipalkidega monorööbasteed nõuavad, et tala liiguks ümberlülitamiseks, mis oli peaaegu lubamatult vaevaline protseduur. Nüüd on kõige tavalisem viis selle saavutamiseks paigutada liikuv aparaat tugevale platvormile, mis suudab kanda sõidukite, talade ja omaenda mehhanismi raskust. Mitmesegmendilised talad liiguvad rullikutel kohale, et üht talat sujuvalt teise vastu viia ja saata rong soovitud suunas, kusjuures algselt ALWEGi poolt välja töötatud konstruktsiooniga on võimalik lülitumine lõpule viia 12 sekundiga. Mõned neist pöörmepalkidest on üsna keerulised, mis suudavad lülitada mitme palgi vahel või simuleerida raudtee topeltristmikku. Veeremi tehnilised andmed ei ole üldjuhul avalikud, nagu on tavaks avalike teenuste jaoks ehitatud veeremi puhul.

Alternatiiviks rööpmel- või muu pöörde kasutamisele on kasutada pöörmeplatvormi, kus vagun istub rööpmelõigul, mida saab ümber suunata teistele rööbasteedele. Seda saab kasutada näiteks vaguni ümberlülitamiseks ladustamiskohast peajoonele. Nüüdseks suletud Sydney Monorailil oli depoos pöördalus, mis võimaldas põhiliinil asuva rongi vahetada teise depoost pärit rongiga. Depoos oli umbes kuus liini, sealhulgas üks hooldusliin.

Klassid

Kummiga varustatud monorongid on tavaliselt projekteeritud nii, et nad suudavad toime tulla 6% tõusuga. Kummikattega kergliiklusteed või metrooliinid saavad hakkama sarnaste või suuremate kalletega - näiteks Lausanne'i metroo on kuni 12% ja Montreali metroo kuni 6,5% kalletega, samas kui VAL-süsteemid saavad hakkama 7% kalletega.

Liikluskorraldus

Lastivankrid on reeglina iseliikuvad; liiklus ja laadimistööd on korraldatud automaatselt.

Rakendused

Tööstus

Monorelssteid kasutatakse tsehhides kaupade vedamisel, nii tsehhisiseselt kui ka tsehhidevaheliselt. Tööstuses kasutatavate monorelssteede pikkused ei ole reeglina pikemad, kui mõni kilomeeter.

Ühesuunarööpaid on kasutatud muudeski rakendustes peale reisijateveo. Väikesi rippuvaid monorööpaid kasutatakse laialdaselt ka tehastes kas liikuvate koosteliinide osana.

Ajalugu

1876. aastal demonstreeritud Centennial Monoraili poolt inspireerituna alustas 1877. aastal Bradfordi ja Foster Brooki raudtee 5 mi (8,0 km) pikkuse liini ehitamist, mis ühendas Bradfordi ja Foster Townshipi, McKeani maakonnas Pennsylvanias. Liin tegutses aastatel 1878–1879, tarnides masinaid ja naftasaadusi. Esimene kahe katlaga vedur kulus kiiresti ära. See asendati ühe katlaga veduriga, mis oli liiga raske ja kukkus kolmandal sõidul läbi rööbastee. Kolmas vedur oli taas kahe katlaga. Proovisõidul jooksis üks katel tühjaks ja plahvatas, tappes kuus inimest. Raudtee suleti varsti pärast seda.

Kesk-Jaava monorööpaid kasutati puidu transportimiseks Kesk-Jaava metsadest, mis asuvad mägedes, jõgedesse. Aastatel 1908 ja 1909 ehitas metsnik H. J. L. Beck Põhja-Surabaya metsapiirkonnas väikese puidu ja küttepuude transpordiks piiratud, kuid piisava võimsusega käsitsi juhitava monorelsi. Hilisematel aastatel arendas seda ideed edasi L. A. van de Ven, kes oli Grobogani metskonna metsnik umbes aastatel 1908–1910. Monorööpaid ehitasid istandusettevõtjad ja puidutöötlemisettevõtjad kogu Kesk-Jaava mägedes. Aastatel 1919/1920 kadusid aga käsitsi juhitavad monorööpad järk-järgult ja asendusid metsade kasutamise muutudes kitsarööpmeliste auruveduritega raudteedega.

1920. aastatel kasutas Hamburgi sadam bensiinimootoriga rippraudteed, et transportida pagasit ja kaupa ookeanilaevadelt reisijate depoosse.

Põhja-Mojave'i kõrbes ehitati 1924. aastal Epsom Salts Monorail. See kulges 28 miili ulatuses Trona raudtee ühenduskohast ida poole Owlsheadi mägedes asuvate epsomiidimaardlate korjamiseks. See Lartigue'i tüüpi monorööpmel saavutas kuni kümneprotsendilisi tõususid. See töötas ainult kuni 1926. aasta juunini, kui maardlad muutusid ebaökonoomseks, ja lammutati 1930. aastate lõpus vanametalliks.

Nõukogude Liidus Nižni Novgorodi oblastis asuva Lyskovski monorööbastee projekteeris puidutööstuse insener Ivan Gorodtsov. Ligikaudu 50 km pikkune Lartigue'i tüüpi liin avati 1934. aasta novembris, et ühendada Selskaja Maza küla puidu vedamiseks Bakaldõ ja Jaloksha küladega. Selle eeskujul ehitati eraldi 42 kilomeetri (26 mi) pikkune kauba- ja reisijateveo monoröövel Borist Zavražnoe külla, kus kaevandati metsa ja turvast. Lyskovski monoröövel lõpetas tegevuse 1949. aastal.

Briti firma Road Machines (Drayton) Ltd. töötas välja moodulite rööbastee maapealse monorööpmelise süsteemi, mille 230 mm (9 tolli) kõrgused rööbaslõigud olid 1,2–3,7 m (4–12 jalga) pikad ja jooksid tugiplaatide vahel. Esimene süsteem müüdi 1949. aastal ja seda kasutati tööstus-, ehitus- ja põllumajandusrakendustes kogu maailmas. Ettevõte lõpetas tegevuse 1967. aastal. Süsteemi kohandati kasutamiseks James Bondi filmis "Sa elad ainult kaks korda". Süsteemi näide on olemas Amberley muuseumis ja pärandkeskuses Suurbritannias.

Hiljutised rakendused

Väga väikeseid ja kergeid süsteeme kasutatakse laialdaselt põllumajandusettevõtetes põllukultuuride, näiteks banaanide transportimiseks. Esimesena Jaapanis välja töötatud kallakautode tööstuslikke versioone kasutatakse põllumajanduses järskude nõlvadega aladel, näiteks tsitrusviljaistandustes Jaapanis ja viinamarjaistandustes Itaalias. Üks Euroopa tootja ütleb, et nad on paigaldanud 650 süsteemi kogu maailmas.

Kaevandustööstuses on kasutatud rippuvaid monorööpaid, kuna need suudavad hammasrattaajami abil laskuda ja ronida järskude tunnelite alla. See vähendab oluliselt kulusid ja tunnelite pikkust, mõnel juhul kuni 60% võrra, mis muidu peavad olema kergema kaldega, et sobida maanteesõidukitele või tavapärastele raudteedele.

Alates 2020. aastast on Qingdao sadamas ehitamisel rippraudtee, mis on võimeline vedama täislastitud 20- ja 40-jalgseid konteinereid, mille esimene etapp võeti kasutusele 2021. aastal.

Reisijatevedu

Monorelssteid kasutatakse ka reisijateveos.