مونوریل

نخستین ثبت اختراع برای وسیلهٔ نقلیه‌ای که برای حرکت روی یک ریل طراحی شده باشد در انگلستان و در ۲۲ نوامبر سال ۱۸۲۱ بود. مخترع آن فردی به نام هنری رابینسون پالمر بود. در سال ۱۸۲۴ یک خط برای آن در منطقهٔ دپت‌فورد داکی‌یارد در لندن ساخته شد و در سال ۱۸۲۵ خط دیگری در منطقهٔ چِزِنْت واقع در ایالت هرت‌فوردشر انگلستان تأسیس شد که بعدها راه‌آهن چِزِنْت نامیده شد. یک خط کوتاه هم برای حمل آجر از کوری نزدیک چزنت به سمت رودخانهٔ لی ساخته شد. این مونوریل که از یک اسب به‌عنوان پیشرانه استفاده می‌کرد، نخستین خط مونوریل بود که مسافر جابه‌جا می‌کرد.

مونوریل‌ها در جابجایی مسافر در فرودگاه‌ها و متروهای ظرفیت متوسط کاربردهایی پیدا کرده‌اند. برای تمایز مونوریل از حالت‌های دیگر ترابری، انجمن مونوریل آن را به این صورت تعریف کرده‌است: "یک ریل منفرد که به عنوان یک مسیر برای وسایل نقلیه مسافری یا باری خدمت می‌کند. در بیشتر موارد ریل در ارتفاع قرار دارد، اما مونوریل‌ها همچنین می‌توانند همسطح، زیر سطح یا در تونل‌های مترو کار کنند. وسایل نقلیه یا به صورت معلق هستند یا به صورت زین اسبی بر روی مسیر سوار می‌شوند. مونوریل‌ها عریض تر از مسیر راهنمای خود هستند. "

شباهت‌ها

مونوریل‌ها معمولاً در ارتفاع (نسبت به جاده معمولی خودروها) کار می‌کنند و همین امر گاهی باعث اشتباه گرفتن آنها با دیگر سامانه‌های ریلی می‌شود. ظاهر واگن مونوریل‌ها معمولاً شبیه به واگن قطار سبک شهری است، و می‌تواند با راننده یا بدون راننده باشد. این واگن‌ها می‌توانند صلب و یکپارچه بوده یا از چندین واحد متصل به هم تشکیل شده باشند. مانند دیگر قطارهای متروی پیشرفته، مونوریل‌ها را نیز می‌توان با موتورهای القایی خطی به حرکت درآورد و مانند قطارهای متداول واگن‌ها را می‌توان بر روی بوژی‌هایی نصب کرد تا تأثیر پیچ‌های مسیر کاهش داده شود.

تفاوت‌ها

برخلاف برخی از ترامواها و سامانه‌های ریل سبک، مونوریل‌های مدرن به دلیل هندسه ریل همیشه از دیگر ترافیک و عابران پیاده جدا می‌شوند. آن‌ها برخلاف دیگر سامانه‌های هدایت شونده از طریق تعامل با یک تیر واحد هدایت و پشتیبانی می‌شوند. در مونوریل‌ها از پانتوگراف استفاده نمی‌شود.

از دیدگاه مسافران، مونوریل می‌تواند مزایایی نسبت به قطار، اتوبوس و اتومبیل داشته باشد. همانند دیگر سامانه‌های ترانزیتی با سطح جداگانه، مسیر مونوریل‌ها فاقد چراغ قرمز، پیچ‌های تقاطع و گره ترافیکی است. قطارها، اتوبوس‌ها، خودروها و عابران پیاده، ‌روی یک سطح می‌توانند هر یک با دیگری تصادف کنند، در حالی که وسایل نقلیه دارای مسیر مستقل و جدا شده از سطح مانند مونوریل تنها با دیگر وسایل نقلیه در همان سامانه برخورد می‌کنند، که احتمال آن بسیار کمتر است. همانند دیگر سامانه‌های ترابری مرتفع، مسافران مونوریل از نور خورشید و مناظر لذت می‌برند و با تماشای نشانه‌های آشنا، می‌توانند بهتر بدانند که برای رسیدن به مقصد چه زمانی پیاده شوند. مونوریل‌ها می‌توانند آرامتر از اتوبوس‌ها و قطارهای دیزلی باشند. آنها برق را از سازه مسیر به دست می‌آورند، که این امر نیاز به خطوط برق هوایی و قطب‌های هزینه‌بر، که برای بسیاری از افراد ناخوشایند است را از بین می‌برد. تیر مونوریل در مقایسه با قطار مرتفع نیویورک، شیکاگو و جاهای دیگر، سایه باریکی ایجاد می‌کند.

مونوریل‌های مدرن به یک تیر صلب بزرگ برای حرکت وسیله نقلیه بر روی آن وابسته هستند. دو نوع اصلی مونوریل وجود دارد که با هم در رقابت هستند: مونوریل‌های تیر زین اسبی و مونوریل‌های معلق. متداول‌ترین نوع آن، مونوریل زین اسبی است که در آن قطار زین اسبی شکل بر روی یک تیر فولادی یا بتن آرمه به عرض ۰٫۶ تا ۰٫۹ متر می‌نشیند. یک واگن تایر لاستیکی دار از بالا و دو طرف برای به حرکت درآورن قطار و ایجاد ثبات با ریل در تماس قرار می‌گیرد. این شکل از قطار توسط شرکت آلمانی ALWEG متداول گردیده‌است.

توان

تقریباً تمام مونوریل‌های مدرن توسط موتورهای الکتریکی به حرکت درآورده می‌شوند. این موتورهای الکتریکی توسط ریل سوم دوگانه، سیم‌های تماسی یا کانال‌های برق دار نصب شده در تیرهای هدایت تغذیه می‌شوند، اما مونوریل‌های گازوئیل سوز نیز وجود دارند. در گذشته برخی سامانه‌ها مانند Lartigue Monorail از لوکوموتیو بخار استفاده می‌کردند.

شناوری مغناطیسی

قطارهای ترانس‌رپید آلمانی که نوعی قطار شناور مغناطیسی یا مَگ لِو است به صورت مونوریل‌های زین اسبی توسعه داده شدند، چرا که این نوع از قطارها بسیار پایدار بوده و اجازه کاهش سرعت سریع را فراهم می‌کنند. در سرعت‌های بالا، قطارهای مغناطیسی (نوع ترانس‌رپید) بر روی ریل شناور شده و با آن در تماس نیستند. قطار مغناطیسی سریع‌ترین قطار در بین تمام سامانه‌های ریلی است؛ قطار آزمایشی SCMaglev رکورد سرعت ۶۰۳ کیلومتر بر ساعت را ثبت کرده‌است. قطار مغناطیسی شانگهای که تجاری سازی شده‌است، سرعت ۵۰۱ کیلومتر بر ساعت را ثبت کرده‌است. هر چند طول مسیر این قطار به قدری طولانی است که شاید نتوان به آن نام مونوریل داد. همچنین مونوریل‌های مغناطیسی با سرعت کمتری برای ترابری شهری در نظر گرفته شده‌اند، مانند Linimo ژاپن (۲۰۰۳).

تعویض خط

برخی از مونوریل‌های اولیه (به خصوص مونوریل معلق ووپرتال، در آلمان) دارای طرحی هستند که انتقال از یک خط به خط دیگر را دشوار می‌کند. برخی دیگر از مونوریل‌ها با کارکردن در یک حلقه مداوم یا بین دو ایستگاه ثابت، همان‌طور که در مونوریل مرکز سیاتل وجود دارد، تا حد امکان از تعویض خط خودداری می‌کنند.

مونوریل‌های کنونی نسبت به گذشته قابلیت تعویض خط کارآمدتری دارند. با استفاده از مونوریل معلق، تعویض ممکن است با حرکت دادن فلنج در داخل تیرآهن برای انتقال قطارها به یک خط یا خط دیگر انجام شود.

مونوریل‌های زین اسبی به حرکت تیر برای تعویض خط نیاز دارند، که یک روش تقریباً پرزحمت بود. اکنون رایج‌ترین راه دستیابی به این هدف قرار دادن دستگاهی متحرک در بالای سکویی محکم است که توانایی تحمل وزن وسایل نقلیه، تیرها و سازوکار خاص خود را داشته باشد. تیرهای چند بخشی بر روی غلتک‌ها به جای خود حرکت می‌کنند تا یک تیر را با تیر دیگر تراز کنند تا قطار را در جهت مورد نظر خود هدایت کنند، در حالی که طرح اولیه توسط ALWEG ساخته شده‌است و قادر است یک عملیات تعویض خط را در ۱۲ ثانیه به پایان برساند.

یک گزینه جایگزین برای تعویض خط Y-شکل، استفاده از یک سینی دوار است، که در آن یک ماشین روی بخشی از مسیر قرار دارد که می‌تواند به چندین مسیر مختلف تغییر جهت دهد.

شیب

مونوریل‌های لاستیک دار معمولاً برای کنار آمدن با ۶٪ شیب طراحی می‌شوند. قطار ریل سبک لاستیک دار یا مترو می‌توانند با شیب‌های مشابهی یا بیشتر کنار بیایند - به عنوان مثال، متروی لوزان شیب‌هایی تا ۱۲٪ داشته و مترو مونترال تا ۶٫۵٪ شیب دارد.

مونوریل وسیلهٔ نقلیه‌ای ایمن، پاک و مناسب که به کار گرفتن آن می‌تواند کمک زیادی به کاهش آلودگی محیط زیست، حجم ترافیک و هزینه‌های جانبی آن بنماید. در سال ۲۰۰۷ مونوریل لاس وگاس به کنار رفتن حدود ۲٫۳ میلیون مایل وسیلهٔ نقلیه از شاهراه نودای جنوبی کمک کرد و باعث کاهش یافتن انتشار بیش از ۵۸ تن کربن مونواکسید (CO) و ترکیبات آلی فرار (VOC) و اکسید نیتروژن (NOX) در یک دورهٔ یکساله شد.

قرار گرفتن مونوریل در ارتفاع، ساختار ریل، و سازهٔ مستحکم خطوط آن موجب تبدیل مونوریل به یکی از ایمن‌ترین وسایل ترابری شده‌است در تاریخ مونوریل تنها یک حادثهٔ کشنده در مقابل میلیون‌ها جابه‌جایی مسافر پیش آمد و آن حادثهٔ مونوریل واپرتال در آلمان بود که سبب کشته‌شدن ۵ نفر شد. سازهٔ مسیر و ستون مونوریل هم به گونه‌ای می‌باشد که توانایی مقابله با زمین لرزه را دارد مونوریل‌های سیاتل و اوزاکا توانست اند در مقابل زمین‌لرزه‌هایی که در مناطق آن‌ها صورت گرفت مقاومت کنند.

بیشتر مونوریل‌ها توانایی جابه‌جایی هزاران مسافر دارند که با توجه به ویژگی‌های مثبت دیگر آن می‌توانند تبدیل به یکی از مناسب‌ترین وسایل ترابری شوند برای نمونه مونوریل چانگ‌کینگ چین که یک مونوریل سایز بزرگ شرکت هیتاچی می‌باشد توانایی جابه‌جایی ۳۰٬۰۰۰ مسافر را در ساعت برای مسافت ۱۹ کیلومتر دارد.

مونوریل را می‌توان مناسب‌ترین وسیلهٔ ترابری همگانی در حل مشکلات ارتباطی مناطقی دانست که از نظر اقلیمی شرایط ویژه‌ای دارند، از قبیل مناطق کوهستانی که پستی و بلندی‌های زیادی دارند، مناطقی که شرایط آب و هوایی بسیار گرم یا بسیار سرد دارند و کشورهایی که دارای جزایر متعدد هستند مانند کشورهای ژاپن و چین که مونوریل در آنجا مبدل به مناسب‌ترین وسیله در میان وسایل ترابریی شده‌است.

اکنون حدود ۲۰ کشور دارای ترابری مونوریل می‌باشند و کشورهای زیاد دیگری احداث آن را در دستور کار خود قرار داده‌اند که پیش‌بینی می‌شود تا ۴ سال آینده به ۲۶ کشور هم برسند. افزون بر کشورهای پیشرفته‌ای مانند ژاپن، آلمان، آمریکا، چین، انگلستان دیگر کشورهای نظیر مالزی، تایلند، برزیل، امارات، آفریقای جنوبی و سنگاپور نیز از این نوع ترابری استفاده می‌کنند.

• مونوریل معلق در ماد آیلاند ، در ممفیس ، تنسی ، ۲۰۰۵

• مونوریل هامبورگ ، آلمان ، ۲۰۱۳

• مونوریل بمبئی در ایستگاه

• خط ۳ مترو Daegu ، کره جنوبی ، ۲۰۱۵

• ایستگاه Suseongmot مورد استفاده برای مونوریل با درهای جداساز سکو ، کره جنوبی ، ۲۰۱۵

• سکوی مونوریل واگن Hikosan Kaen ، ژاپن ، ۲۰۱۶

• مونوریل قم
• مونوریل لاس وگاس

• پورنگ، محسن. «بررسی قابلیت‌های مونوریل به عنوان یک وسیله ترابری ریلی»، مجله مهندسی مکانیک، سال بیستم، شماره ۷۶، اردیبهشت ۱۳۹۰