Historia kolei jednoszynowej
Termin kolejka jednoszynowa lub kolejka jednoszynowa przemysłowa jest używany do opisania dowolnej liczby systemów transportowych, w których krzesło lub nośnik jest zawieszony na konstrukcji kolei napowietrznej lub jeździ po niej. W przeciwieństwie do dobrze znanego systemu duo-rail, istnieje wiele opcji transportu szynowego, które zostały opisane jako jednoszynowe, więc prześledzenie historii stwarza problem z rozgraniczeniem tego, co należy uwzględnić, a co pominąć.
Wydaje się, że powszechne użycie definiuje kolej jednoszynową jako dowolny pojazd prowadzony po szynach, który nie wykorzystuje stożkowego działania konwencjonalnych kolei adhezyjnych w celu uzyskania stabilności kierunkowej. Wykluczyłoby to koleje zębate i kolejki linowo-terenowe . Inną ogólnie przyjętą zasadą jest to, że prowadnica lub tor muszą być węższe niż samochód/pojazd. Podwyższone, podparte systemy napędzane linami, takie jak Cable Liner i MiniMetro , generalnie nie są uważane za kolejki jednoszynowe.
Mając na uwadze schemat rozwoju kolei konwencjonalnych , w różnych okresach obowiązywały różne kryteria i miary efektywności oraz proponowano alternatywne rozwiązania projektowe. W związku z tym kolejka jednoszynowa z początku XIX wieku w niewielkim stopniu przypomina obecne projekty i została zoptymalizowana pod kątem różnych celów wydajnościowych, w ramach różnych ograniczeń technologicznych.
Wczesne zmiany
Najwcześniejszy patent na pojazd przeznaczony do poruszania się po jednej szynie pochodzi z brytyjskiego patentu nr 4618 z dnia 22 listopada 1821 r. Wynalazcą był Henry Robinson Palmer , który opisał go jako „pojedynczą linię szyny, wspartą na takiej wysokości od tak, aby środek ciężkości wagonów znajdował się poniżej górnej powierzchni szyny”. Pojazdy siedziały okrakiem na szynach, jak para sakw na mule. Napęd był konny. Linia została zbudowana w 1824 roku w Deptford Dockyard w Londynie, aw 1825 roku kolejna linia została zbudowana w Cheshunt , Hertfordshire . Linia ta, nazwana Cheshunt Railway , przeszła do historii, ponieważ była pierwszą na świecie kolejką jednoszynową do przewozu pasażerów i pierwszą linią kolejową otwartą w Hertfordshire. W 1826 roku powstała firma do budowy linii między Barmen i Elberfeld w Niemczech, ale budowa nigdy się nie rozpoczęła.
Przez cały XIX wiek projekt Palmera był ulepszany, dodając koła stabilizujące i dodatkowe szyny (co czyni mylącą nazwę „kolejka jednoszynowa”). W 1829 roku Maxwell Dick wprowadził „poręcze bezpieczeństwa” pod szynami jezdnymi, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wykolejenia. Wyartykułował również główną zaletę tej klasy pojazdów: „słupki lub podpory mają różną wysokość, zależnie od warunków danego kraju”. Innymi słowy, system lepiej nadawał się do pokonywania nierównego terenu.
W 1868 roku William Thorold MICE przedstawił artykuł, w którym zaproponował system kolei jednoszynowej, który można zbudować na poziomie gruntu na drogach lub obok nich. Koleje jednoszynowe Patiala State i Kundala Valley Railway zostały zbudowane w Indiach na zasadzie, którą opisał.
W 1869 roku J Haddon zbudował kolej jednoszynową w Syrii , aby zastąpić pociąg z mułami używany przez wojsko. Ten ucieleśniał boczne szyny prowadzące, ale był to w zasadzie sakwa ciągnięta przez lokomotywę mającą podwójne pionowe kotły parowe.
Generał LeRoy Stone zademonstrował w 1876 r. swoją Centennial Monorail do przewozu pasażerów, ale nie udało mu się wykorzystać tej koncepcji również w Bradford i Foster Brook Monorail , która została zamknięta po zaledwie roku z powodu śmiercionośnej eksplozji kotła w 1879 r. Około 1879 r. Joseph Stringfellow opracował podobny system „jednej szyny” do ewentualnego wykorzystania jako „tania kolej” w Australii.
Pod koniec XIX wieku głównymi orędownikami kolei jednoszynowej byli Charles Lartigue i FB Behr. Lartigue zbudował kolejki jednoszynowe Palmer w Algierii do transportu trawy esparto w celu zastąpienia mułów i wielbłądów, chociaż siła napędowa jest rejestrowana jako „zwierzę”. Demonstrował także swoje idee w Paryżu (1884), Westminsterze (1886), Tours (1889), Sankt Petersburgu (1894), Long Island (1894) i Brukseli (1897). Behr zaproponował szybką kolej jednoszynową między Liverpoolem a Manchester , ale budowa nigdy się nie rozpoczęła z powodu braku wsparcia finansowego.
Najbardziej znaną koleją jednoszynową Lartigue była kolej Listowel and Ballybunion w Irlandii, która działała od 1888 do 1924 roku. Część tej linii przetrwała jako zachowana kolej i atrakcja turystyczna.
Ostatni projekt Lartigue został zbudowany w 1924 roku między kopalnią magnezu w Crystal Hills, około 100 mil na północ od Los Angeles, a główką szyny w Trona w Kalifornii. Wykorzystywał lokomotywy spalinowe i montował szynę na zestawie drewnianych ram typu A.
Koleje podwieszane i rowerowe
W 1886 roku firma Enos Electric Company zademonstrowała podwieszoną kolejkę jednoszynową na terenie firmy Daft Electric Light Company w dzielnicy Greenville w Jersey City w stanie New Jersey , która swoim wyglądem była bliższa bardziej nowoczesnym kolejkom jednoszynowym, ale najsłynniejsza podwieszana kolejka tego typu epoką była „ Schwebebahn ” lub pływająca kolej Eugena Langena z Wuppertalu , która weszła do użytku w 1901 roku i nadal jest w codziennym użyciu.
Kolej jednoszynowa Wuppertal biegnie wzdłuż Doliny Wupper , gdzie konwencjonalna kolej jest raczej niepraktyczna. Podwieszana kolej jednoszynowa, podobnie jak kolej jednoszynowa Palmer, wydaje się być potencjalnie lepszym rozwiązaniem na nierównym i górzystym terenie, ale ponieważ większość torów znajduje się na korzystniejszym terenie, rzadko oferuje ogólnie lepsze rozwiązanie. Krótkie odcinki w obszarach górskich, takie jak system zbudowany dla Ria Copper Co. przez firmę Siemens w Pirenejach , wydają się być niszą dla tego typu kolei jednoszynowej. W tym konkretnym przykładzie wykorzystano formę hamowania regeneracyjnego, tak że energia elektryczna wytwarzana przez zjeżdżające ciężarówki była wystarczająca do napędzania pustych ciężarówek z powrotem pod górę.
W 1890 roku na Long Island zbudowano linię kolejową Boynton Bicycle Railroad . Zaprojektowana przez Jose Ramona Villalona, który później został jednym z największych kubańskich mężów stanu, ta linia kolejowa jechała po pojedynczej szynie na poziomie gruntu, ale z górną szyną stabilizującą połączoną z parą poziomo przeciwstawnych kół. Kolej działała tylko przez dwa lata, ale projekt został przyjęty gdzie indziej.
W 1908 roku Elfric Wells Chalmers Kearney (1881–1960) zaprojektował kolej jednoszynową z górną szyną stabilizującą ze sprężynowymi pionowymi kołami stabilizującymi, ale chociaż zbudowano samochód, nigdy nie wszedł do służby.
W latach 1910–1914 system kolei jednoszynowej zaprojektowany przez Howarda H. Tunisa był używany w Pelham Park and City Island Railroad w Bronksie w Nowym Jorku. Podczas pierwszego przejazdu kolejką jednoszynową pojazd z wynalazcą za sterami ześlizgnął się z podtrzymującej dolnej szyny. Chociaż niektóre nowojorskie gazety błędnie donosiły, że wypadek był poważną katastrofą, tak nie jest i tylko jeden pasażer samochodu zgłosił lekkie obrażenia. Wagon został szybko naprawiony i kolejka działała bezpiecznie od 1911 do 1917 roku, kiedy to została rozebrana przez wojsko na początku I wojny światowej, ponieważ terminal w pobliżu City Island został zarekwirowany. Napędzana śmigłem podwieszana kolejka jednoszynowa, łącząca prędkość samolotu z bezpieczeństwem i niezawodnością kolei, została zaprojektowana przez George'a Benniego w 1926 roku i nazwana „ Bennie Kolejowy ”. Demonstrator został zbudowany w pobliżu Glasgow w 1929 roku, ale system nie rozwijał się dalej w Wielkiej Brytanii.
Rosja pracowała nad systemem podobnym do Bennie Railplane w latach trzydziestych XX wieku, a nawet planowała 332-milową linię przez Turkiestan z maksymalną prędkością 180 mil na godzinę. Ich system był wyjątkowy, ponieważ miał dwa wagony obok siebie zawieszone na jednej szynie i mógł faktycznie zejść z szyny, aby przeprawić się przez rzeki jako płaz, a następnie po drugiej stronie ponownie wsiąść na szynę. I chociaż elementy tego systemu były testowane w Moskwie, rosyjski rząd zamiast tego zbudował system kolei konwencjonalnej.
Żyroskop jednoszynowy
Być może jedyną prawdziwą kolejką jednoszynową była Gyro Monorail, opracowana niezależnie przez Louisa Brennana , Augusta Scherla i Piotra Szyłowskiego . To był prawdziwy pociąg jednotorowy, który wykorzystywał system równoważenia oparty na żyroskopie, aby pozostać w pozycji pionowej. Wszystkie zostały zademonstrowane przez pełnowymiarowe prototypy, ale rozwój został skutecznie zatrzymany przez pierwszą wojnę światową. Projekt Brennana został poważnie rozważony dla północno-zachodniej granicy Indii, a rząd ZSRR zaproponował kolejkę jednoszynową Schilovski między Leningradem i Carskie Sioło w 1921 r. Fundusze wyczerpały się wkrótce po rozpoczęciu budowy.
We wczesnych latach trzydziestych Nowy Jork rozważał system kolei jednoszynowej, który byłby pierwszym w Stanach Zjednoczonych.
W 2018 roku projekt żyroskopowego wagonu zajął pierwsze miejsce w German Mobility Award. W 2020 r. deweloperzy zabezpieczyli finansowanie rządowe w wysokości 3,6 mln euro na opracowanie prototypu, a testy mają rozpocząć się w 2022 r. Pojazdy zostaną zaprojektowane do poruszania się po istniejących, ale opuszczonych liniach kolejowych, mijając się po istniejących szynach.
Ewolucja kolejki jednoszynowej typu „koło na stali”.
Pojazdy, o których mowa powyżej (z wyjątkiem wciąż w pełni eksploatowanej kolejki jednoszynowej Wuppertal ) są teraz niewiele więcej niż ciekawostkami historycznymi. Przewaga kolejki jednoszynowej w pokonywaniu nierównego terenu górskiego była istotna w czasach ekspansji sieci kolejowych na dziewiczy teren iw większości przypadków kolej konwencjonalna okazała się bardziej odpowiednim rozwiązaniem, z wyjątkiem kilku nisz. Tory jednoszynowe rzadko były dłuższe niż 60 mil, a zwykle znacznie krótsze. Motorowy pojazd drogowy ostatecznie wyparł kolej jednoszynową z jej nielicznych niszowych zastosowań.
Koło na stali charakteryzowało koleje jednoszynowe z tej wczesnej epoki, podobnie jak konwencjonalne koleje, chociaż niektóre koleje rowerowe mogą reagować na szynę stabilizującą, aby zwiększyć przyczepność, poprawiając przyspieszenie, hamowanie i pokonywanie wzniesień.
Nowoczesność: belki okrakiem
Rozwój technologii motoryzacyjnej doprowadził do powstania nowej klasy kolejki jednoszynowej , która niewiele zawdzięcza pracom Palmera i Lartigue'a. Pojazdy te są zawieszone na betonowych belkach lub okrakiem i wykorzystują pneumatyczne opony, aby poprawić przyczepność i zmniejszyć hałas w porównaniu z kołami na stali. Mają więcej wspólnego z autobusami z przewodnikiem niż z konwencjonalnymi kolejami. Wiązka jest mniej uciążliwa niż napowietrzna jezdnia lub linia kolejowa, a nowoczesne projekty mogą mieć niszę w radzeniu sobie z problemami pierwszeństwa przejazdu w zatłoczonych centrach miast, przy niższych kosztach w porównaniu z tunelowaniem.
Zobacz też
- Żyrokar
- Jednoszynowy
- Podwyższona kolej Meigs
- Haddan 1872
Dalsza lektura
- Garner Adrian S „Kolejki jednoszynowe XIX wieku”, 2011, Lightmoor Press, ISBN 9781899889570
- Barton HHC Monorails , Institution of Loco Engineers, 6 lutego 1962
- Wheatcroft ELE, Woodhouse LC Monorails , Proc. Inst Mech Eng tom 181, 1967.
- Kuzyni H. Stabilność żyroskopowych pojazdów jednośladowych . Engineering, 21 listopada, 28 listopada, 12 grudnia 1913 r
- Carter FW O stabilności jazdy lokomotyw , Proc. Towarzystwo Królewskie lipiec 1928
- Wickens AH Dynamika pojazdów kolejowych na prostym torze: podstawowe względy stabilności bocznej . proc. Inst. inż. mech. tom 180,1966.
- Palmer, Henry (1823) [1823]. Opis kolei na nowej zasadzie . J. Taylora.