Enotirnična železnica

Enotirnična železnica (s tujko monorail iz mono, kar pomeni »en«, in »tirnica«) je železnica, pri kateri je proga sestavljena iz ene same tirnice ali nosilca.

V pogovornem jeziku se izraz monorail pogosto uporablja za opis katerekoli oblike tirne vzpenjače ali premične železnice. Natančneje se izraz nanaša na vrsto tira.

Zgodovina

Zgodnja leta

Prvi prototip enotirnične proge je leta 1820 v Rusiji izdelal Ivan Elmanov. Poskusi oblikovanja enotirnične proge kot alternative običajnim železnicam so potekali že od začetka 19. stoletja.

Stoletna enotirnična železnica je bila predstavljena na stoletni razstavi v Filadelfiji (ZDA) leta 1876. Na podlagi njene zasnove je bila leta 1877 zgrajena železnica Bradford and Foster Brook Railway, ki je obratovala eno leto, od januarja 1878 do januarja 1879.

Okoli leta 1879 sta Haddon in Stringfellow neodvisno predlagala sistem "ene tirnice", ki je uporabljal obrnjeno tirnico v obliki črke "V" (zato je bila v prečnem prerezu oblikovana kot črka "Λ"). Namenjen je bil za vojaško uporabo, vendar so ga videli tudi v civilne namene kot "poceni železnico". Podobno je bil eden prvih sistemov, ki je bil uporaben v praksi, sistem francoskega inženirja Charlesa Lartiguea, ki je zgradil progo med Ballybunionom in Listowelom na Irskem, ki je bila odprta leta 1888 in je trajala 36 let, zaprta pa je bila leta 1924 (zaradi poškodb v irski državljanski vojni). Uporabljala je enojno nosilno tirnico in dve spodnji, zunanji tirnici za ravnotežje, vse tri pa so bile nameščene na trikotnih nosilcih. Njena izdelava je bila poceni, upravljanje pa težavno. Verjetno je bila prva lokomotiva enotirnične proge parna lokomotiva 0-3-0 na tej progi. Leta 1901 je bila med Liverpoolom in Manchestrom predlagana hitra enotirnična železnica, ki bi uporabljala sistem Lartigue.

Boynton Bicycle Railroad je bila enotirnična železnica na parni pogon v Brooklynu na Long Islandu v New Yorku. Vozila je po eni nosilni tirnici na ravni tal, vendar z leseno zgornjo stabilizacijsko tirnico, ki jo je pritrjeval par vodoravno nasproti si stoječih koles. Železnica je delovala le dve leti od leta 1890.

Hotchkiss Bicycle Railroad je bil enotirničen tir, po katerem je bilo mogoče voziti ustrezno kolo s pedali. Prvi primerek je bil zgrajen leta 1892 med mestoma Smithville in Mount Holly v New Jerseyju. Zaprli so ga leta 1897. Drugi primerki so bili zgrajeni v Norfolku od leta 1895 do 1909, v Great Yarmouthu in Blackpoolu v Združenem kraljestvu od leta 1896.

1900–1950

Zgodnje konstrukcije so uporabljale enojno kovinsko tirnico z dvojnimi prirobnicami, ki je bila alternativa dvojni tirnici običajnih železnic, ki je vodila in podpirala enotirničen vagon. Ohranjena viseča različica je najstarejši še delujoči sistem: enotirnična železnica v Wuppertalu v Nemčiji. V zgodnjih letih 20. stoletja so bili preizkušeni tudi žiroskopski enotirnični tiri z vagoni, ki so bili žiroskopsko uravnoteženi na vrhu enega tira, vendar se niso nikoli razvili dlje kot do faze prototipa. Ewingov sistem, ki se uporablja v enotirnični železniški progi Patiala State Monorail Trainways v Pandžabu v Indiji, temelji na hibridnem modelu z nosilnim enojnim tirom in zunanjim kolesom za uravnoteženje. Leta 1901 je bil med Liverpoolom in Manchestrom predlagan hitri enotirnični tir, ki bi uporabljal Lartiguejev sistem.

Leta 1910 je bil Brennanov žiroskopski enotirnični tir obravnavan za uporabo v premogovniku na Aljaski. Junija 1920 je francoski patentni urad objavil patent FR 503782 Henrija Coande o zračnem prevozniku "Transporteur Aérien".

V prvi polovici 20. stoletja je bilo predlaganih še veliko drugih projektov, ki niso nikoli zapustili risalnih desk ali pa so ostali kratkotrajni prototipi. Eden prvih načrtovanih enotirničnih železniških tirov v ZDA je bil načrtovan v New Yorku v zgodnjih tridesetih letih dvajsetega stoletja, in sicer za sistem nadzemnih železnic.

50.-80. leta prejšnjega stoletja

V drugi polovici 20. stoletja so se enotirnične železnice ustalile pri uporabi večjih tirov, ki so temeljili na nosilcih ali gredah, vozila pa so bila podprta z enim sklopom koles in vodena z drugim. V petdesetih letih 20. stoletja je bil v Nemčiji zgrajen prototip sistema v 40-odstotnem merilu, zasnovan za hitrost 320 km/h na ravnih odsekih in 140 km/h na ovinkih. Obstajale so zasnove z vozili, ki so bila na nosilcih podprta, obešena ali konzolna. V petdesetih letih dvajsetega stoletja se je pojavila zasnova ALWEG, ki se je opirala na nosilec, nato pa posodobljen viseči tip, sistem SAFEGE. Različice ALWEG-ove tehnologije uporabljata dva največja proizvajalca enotirničnih železniških prog, Hitachi Monorail in Bombardier.

Leta 1956 se je v Houstonu v Teksasu začelo poskusno obratovanje prve enotirnične železnice, ki je obratovala v ZDA. Disneyland v Anaheimu v Kaliforniji je leta 1959 odprl prvi sistem enotirnične železnice v ZDA, ki je deloval vsak dan. Kasneje v tem obdobju so bile dodatne enotirnične železnice nameščene v Walt Disney Worldu na Floridi, v Seattlu in na Japonskem. Enotirnične železnice so bile promovirane kot futuristična tehnologija z razstavnimi postavitvami in nakupi zabaviščnih parkov, kar je razvidno iz starejših sistemov, ki se uporabljajo še danes. Vendar so se enoslednice v primerjavi z običajnimi prevoznimi sistemi le malo uveljavile. Marca 1972 je Alejandro Goicoechea-Omar objavil patent DE1755198 za "vlak za vretenčarje", ki je bil zgrajen kot eksperimentalna proga v Las Palmas de Gran Canaria v Španiji. S pojavom letalskega prometa in nakupovalnih središč so se pojavile nišne zasebne podjetniške uporabe enotirničnih železnic, pri čemer so bili zgrajeni sistemi tipa shuttle.

Dojemanje enotirnične železnice kot javnega prevoza

Med letoma 1950 in 1980 je koncept enotirnične železnice, tako kot pri vseh sistemih javnega prevoza, morda trpel zaradi konkurence z avtomobilom. V tistem času je v Ameriki po drugi svetovni vojni vladal velik optimizem, ljudje pa so zaradi suburbanizacije in sistema meddržavnih avtocest množično kupovali avtomobile. Zlasti enotirnične železnice so morda trpele zaradi nepripravljenosti organov javnega prevoza, da bi vlagali v domnevno visoke stroške nepreverjene tehnologije, ko so imeli na voljo cenejše zrele alternative. Obstajalo je tudi veliko konkurenčnih tehnologij enotirničnih železnic, kar jih je še dodatno razdelilo. Pomemben primer javne enotirnične železnice je AMF Monorail, ki se je uporabljal za prevoz na svetovni razstavi v letih 1964-1965.

To dojemanje visokih stroškov je bilo najbolj izpodbijano leta 1963, ko je konzorcij ALWEG predlagal financiranje gradnje velikega sistema v okrožju Los Angeles v Kaliforniji v zameno za pravico do obratovanja. Odbor nadzornikov okrožja Los Angeles je to zavrnil pod pritiskom podjetij Standard Oil of California in General Motors (ki sta močno zagovarjala odvisnost od avtomobilov), poznejši sistem podzemne železnice pa je kritiziral znani pisatelj Ray Bradbury, saj še ni dosegel obsega predlaganega enotirničnega železniškega sistema.

Več enotirničnih železnic, ki so bile prvotno zasnovane kot prometni sistemi, je preživelo s prihodki od turizma, saj so imele koristi od edinstvenih razgledov, ki so se ponujali z večinoma dvignjenih naprav.

Novejša zgodovina

Od osemdesetih let 20. stoletja dalje je večina enotirničnih sistemov javnega prevoza na Japonskem, z nekaj izjemami. Tokijska enotirnična železnica, ki je ena najbolj obremenjenih na svetu, v povprečju prepelje 127 000 potnikov na dan, od leta 1964 pa je prepeljala več kot 1,5 milijarde potnikov. Kitajska je nedavno, konec leta 2000, začela razvijati enotirnične železnice in že ima največji in najbolj obremenjen sistem enotirničnih železnic na svetu, v več mestih pa so v gradnji številne enotirnične železnice za javni potniški promet. V mestu Wuhu se gradi sistem na osnovi Bombardierjevih enotirničnih železnic Innovia, v številnih mestih, kot so Guang'an, Liuzhou, Bengbu in Guilin, pa se gradi več sistemov "Cloudrail", ki jih je razvil BYD. Enotirnične železnice se še naprej uporabljajo v tržnih nišah prevozov in v zabaviščnih parkih.

Sodobni sistemi enotirničnih tirnih vzpenjač za množični prevoz uporabljajo razvojno metodo nosilca ALWEG in pnevmatik, pri čemer se v veliki meri uporabljata le dve viseči vrsti. Konfiguracije enotirničnih tirov so prevzeli tudi vlaki maglev. Od leta 2000, ko se je povečala prometna gneča in urbanizacija, se je ponovno povečalo zanimanje za to tehnologijo za javni prevoz, saj številna mesta, kot sta Malta in Istanbul, danes preučujejo enotirnične železnice kot možno rešitev za množični prevoz.

Leta 2004 je Chongqing Rail Transit na Kitajskem uporabil edinstveno zasnovo na podlagi ALWEG z voznim parkom, ki je veliko širši od večine enotirničnih železnic, z zmogljivostjo, primerljivo s težkimi železnicami. Razlog za to je, da Chongqing prečkajo številni hribi, gore in reke, zato gradnja predorov ni izvedljiva, razen v nekaterih primerih (na primer progi 1 in 6) zaradi izjemne globine. Danes je to največji in najbolj obremenjen sistem enotirnične železnice na svetu.

São Paulo v Braziliji gradi dve visokozmogljivi enotirnični progi kot del svojega javnega prometnega omrežja. Linija 15 je bila delno odprta leta 2014, po dokončanju leta 2022 bo dolga 27 km in bo imela zmogljivost 40 000 potnikov na dan z vlaki Bombardier Innovia Monorail. Linija 17 bo dolga 17,7 km in bo uporabljala vlake BYD SkyRail. V gradnji so tudi drugi pomembni sistemi enotirničnih železnic, na primer dve progi za kairsko enotirnično železnico, dve progi za MRT (Bangkok) in SkyRail Bahia v Braziliji.

Vrste in tehnični vidiki

Sodobne enotirnične železnice so odvisne od velikega masivnega nosilca kot vozne površine vozil. Obstajajo številne konkurenčne zasnove, ki se delijo v dva široka razreda: enotirnične železnice z razpornim nosilcem in viseče enotirnične železnice. Najpogostejša vrsta je t. i. "straddle-beam", pri kateri vlak vozi po jeklenem ali armiranobetonskem nosilcu, širokem 0,6 do 0,9 m. Voziček z gumijastimi kolesi se dotika nosilca na vrhu in na obeh straneh, kar omogoča oprijem in stabilizacijo vozila. Ta način je populariziralo nemško podjetje ALWEG. Obstaja tudi zgodovinska vrsta viseče enotirnične železnice, ki sta jo razvila nemška izumitelja Nicolaus Otto in Eugen Langen v osemdesetih letih 19. stoletja. Zgrajena je bila v mestih dvojčkih Barmen in Elberfeld v Wuppertalu v Nemčiji, odprta je bila leta 1901 in še vedno obratuje. Mestna železnica Chiba Monorail je največje viseče omrežje na svetu.

Napajanje

Skoraj vse sodobne enotirnične železnice poganjajo elektromotorji, ki se napajajo iz dvojnih tretjih tirnic, kontaktnih žic ali elektrificiranih kanalov, pritrjenih na vodilne nosilce ali vgrajenih v njih, obstajajo pa tudi sistemi enotirničnih železnic na dizelski pogon. V preteklosti so nekateri sistemi, kot je Lartigue Monorail, uporabljali parne lokomotive.

Magnetna levitacija

Magnetno levitacijski vlakovni sistemi (maglev), kot je nemški Transrapid, so bili zgrajeni kot enotirnični tiri. Šanghajski vlak maglev v komercialnem obratovanju vozi s hitrostjo 430 km/h, na Japonskem (Linimo), v Koreji (Incheon Airport Maglev) in na Kitajskem (Pekinška podzemna železnica S1 in Changsha Maglev Express) pa obstajajo tudi počasnejši enosledni vlaki maglev, namenjeni mestnemu prometu. Vendar pa se trdi, da zaradi večje širine vodila za magleve ni upravičeno, da se imenujejo enotirnične železnice.

Kretnica

Nekatere zgodnje enotirnične železniške proge (zlasti viseča enotirnična proga v Wuppertalu v Nemčiji) so bile zasnovane tako, da je bilo težko preklopiti z ene proge na drugo. Nekatere druge enotirnične železnice se čim bolj izogibajo preklapljanju, saj vozijo v neprekinjeni zanki ali med dvema fiksnima postajama, kot pri enotirnični železnici Seattle Center Monorail.