Viensliedes dzelzceļš

Viensliedes dzelzceļš, arī monoreils (angļu: monorail), ir dzelzceļa transporta sistēma, kura balstīta tikai uz vienu sliedi. Dažreiz par viensliedes dzelzceļu nepareizi sauc parastā dzelzceļa vienceļa līniju (viensliežu dzelzceļu), kur ir divas sliedes, bet tikai viena dzelzceļa līnija.

Viensliedes dzelzceļš Tokijā

Vēsture

Pirmsākumi

Pirmo vienceļa sliežu prototipu 1820. gadā Krievijā izgatavoja Ivans Elmanovs. Jau kopš 19. gadsimta sākuma tika mēģināts radīt vienceļa sliežu alternatīvas parastajiem dzelzceļiem.

Simtgades vienlaidus dzelzceļš tika izstādīts Simtgades izstādē Filadelfijā 1876. gadā. Pēc tās projekta 1877. gadā tika uzbūvēts Bredfordas un Fosteru strauta dzelzceļš, kas darbojās vienu gadu - no 1878. gada janvāra līdz 1879. gada janvārim.

Ap 1879. gadu Hadsons un Stingfelovs neatkarīgi viens no otra ierosināja "vienas sliedes" sistēmu, kurā izmantoja apgrieztu "V" veida sliedi (un tādējādi šķērsgriezumā veidoja "Λ" formu). Tā bija paredzēta militārām vajadzībām, bet tika uzskatīta arī par civilām vajadzībām izmantojamu "lētu dzelzceļu". Tāpat viena no pirmajām praktiski pielietotajām sistēmām bija franču inženiera Šarla Lartiža (Charles Lartigue) uzbūvētā līnija starp Ballybunion un Listowel Īrijā, kas tika atklāta 1888. gadā un darbojās 36 gadus, bet 1924. gadā tika slēgta (Īrijas pilsoņu kara postījumu dēļ). Tā izmantoja vienu nesošo slodzi nesošu sliedi un divas apakšējās, ārējās sliedes līdzsvara nodrošināšanai, visas trīs sliedes balstījās uz trīsstūrveida balstiem. Tā būve bija lēta, bet ekspluatācija sarežģīta. Iespējams, pirmā vienceļa lokomotīve bija 0-3-0 tvaika lokomotīve šajā līnijā. Starp Liverpūli un Mančestru 1901. gadā tika ierosināts izveidot ātrgaitas viensliežu dzelzceļu, izmantojot Lartigue sistēmu.

Bointona velosipēdu dzelzceļš bija ar tvaiku darbināma viendzelzceļa līnija Bruklinā, Longailendā, Ņujorkā. Tā brauca pa vienu nesošo slodzi nesošu sliedi zemes līmenī, bet ar koka augšējo stabilizējošo sliedi, ko savienoja pāris horizontāli pretēji novietotu riteņu. Dzelzceļš darbojās tikai divus gadus, sākot no 1890. gada.

Hotchkiss Bicycle Railroad bija vienceļa sliežu dzelzceļš, pa kuru varēja braukt ar atbilstošu pedāļu velosipēdu. Pirmo šādu dzelzceļu uzbūvēja 1892. gadā starp Smitvilu un Mount Holly, Ņūdžersijā. To slēdza 1897. gadā. Citi paraugi tika būvēti Norfolkā no 1895. līdz 1909. gadam, Great Yarmouth un Blackpool, Apvienotajā Karalistē no 1896. gada.

1900.-1950. gadi

Agrīnajos projektos izmantoja dubultās sliedes ar vienu metāla sliedi, kas bija alternatīva parasto dzelzceļu dubultajām sliedēm, gan vadot, gan atbalstot vienceļa vagonu. Saglabājusies piekaramā versija ir vecākā joprojām ekspluatācijā esošā sistēma - Vupertāles vienceļa sliežu ceļš Vācijā. Arī 1900. gadu sākumā tika izmēģinātas žiroskopiskās vienceļa sliedes ar vagoniem, kas žiroskopiski balansēja uz vienas sliedes, bet tās nekad netika izstrādātas tālāk par prototipa stadiju. Evinga sistēma, ko izmanto Patjalas valsts vienceļa vilcienu sistēmā Pendžābā, Indijā, balstās uz hibrīda modeli ar slodzi nesošu vienu sliedi un ārējo ratu līdzsvara nodrošināšanai. Starp Liverpūli un Mančestru 1901. gadā tika ierosināts izveidot ātrgaitas viensliežu dzelzceļu, izmantojot Lartigue sistēmu.

Brennana žiroskopisko viensliežu dzelzceļu 1910. gadā apsvēra iespēju izmantot ogļu raktuvē Aļaskā. Francijas Patentu birojs 1920. gada jūnijā publicēja Anrī Koandas (Henri Coanda) izstrādāto FR 503782 par "Transporteur Aérien" - gaisa pārvadātāju.

Divdesmitā gadsimta pirmajā pusē tika ierosināti daudzi citi projekti, kas vai nu nekad netika izstrādāti, vai arī palika īslaicīgi prototipi. Viens no pirmajiem ASV iecerētajiem monoraiļu projektiem bija Ņujorkā 20. gadsimta 30. gadu sākumā, kas tika izstrādāts vilcienu sistēmas vajadzībām.

50.-80. gadi

20. gadsimta otrajā pusē vienlaidus dzelzceļi sāka izmantot lielākus siju vai siju sliežu ceļus, kur transportlīdzekļus balstīja viens riteņu komplekts un vadīja cits. Pagājušā gadsimta 50. gados Vācijā tika uzbūvēts 40% mēroga sistēmas prototips, kas bija paredzēts 320 km/h ātrumam taisnos posmos un 140 km/h ātrumam līkumos. Bija konstrukcijas ar transportlīdzekļiem, kas balstījās uz sijām, bija piekārti vai balstījās uz sijām. Pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados radās ALWEG konstrukcija ar balstiem, kam sekoja modernizēts piekaramais tips - SAFEGE sistēma. ALWEG tehnoloģijas versijas izmanto divi lielākie vienceļa sliežu ceļu ražotāji - Hitachi Monorail un Bombardier.

Pirmā ASV ekspluatācijā nodotā vienlaidu viena sliežu ceļa ekspluatācija sākās 1956. gadā Hjūstonā, Teksasas štatā. Disnejlendā Anahaimā, Kalifornijas štatā, 1959. gadā atklāja pirmo ASV ikdienā funkcionējošo vienceļa sliežu sistēmu. Vēlāk šajā periodā papildu vienceļa sliedes tika uzstādītas Walt Disney World Floridā, Sietlā un Japānā. Vienvirziena sliedes tika popularizētas kā futūristiska tehnoloģija ar izstāžu iekārtām un atrakciju parku pirkumiem, kā to apliecina mūsdienās izmantotās mantotās sistēmas. Tomēr salīdzinājumā ar parastajām transporta sistēmām viendzelzceļa sliežu ceļi nostiprinājās tikai nedaudz. Alejandro Goicoechea-Omar 1972. gada martā publicēja patentu DE1755198 par "mugurkaulnieku vilcienu", kas tika uzbūvēts kā eksperimentāla trase Las Palmas de Grankanārijā, Spānijā. Līdz ar aviopārvadājumu un iepirkšanās centru parādīšanos parādījās privātuzņēmumu nišas, kurās tika būvētas maršruta tipa sistēmas.

Vienu sliežu ceļa kā sabiedriskā transporta uztvere

No 1950. līdz 1980. gadam, tāpat kā visas sabiedriskā transporta sistēmas, arī monorail koncepcija, iespējams, cieta no konkurences ar automobiļiem. Tajā laikā Amerikā pēc Otrā pasaules kara valdīja optimisms, un cilvēki masveidā iegādājās automobiļus, pateicoties piepilsētu attīstībai un starpštatu autoceļu sistēmai. Iespējams, ka tieši vienceļa sliežu ceļi cieta no sabiedriskā transporta iestāžu nevēlēšanās ieguldīt līdzekļus nepārbaudītas tehnoloģijas augstās izmaksās, ja bija pieejamas lētākas, nobriedušas alternatīvas. Pastāvēja arī daudzas konkurējošas monoraiļu tehnoloģijas, kas vēl vairāk sašķēla to nozīmi. Viens no ievērojamiem publiskās viensliežu dzelzceļa sistēmas piemēriem ir AMF Monorail, ko izmantoja kā transporta līdzekli ap 1964.-1965. gada Pasaules izstādi.

Šādu priekšstatu par augstām izmaksām visvairāk apstrīdēja 1963. gadā, kad ALWEG konsorcijs piedāvāja finansēt lielas sistēmas būvniecību Losandželosas apgabalā, Kalifornijā, apmaiņā pret ekspluatācijas tiesībām. Losandželosas apgabala uzraudzības padome to noraidīja, jo uz to izdarīja spiedienu Standard Oil of California un General Motors (kas bija spēcīgi automobiļu atkarības aizstāvji), un vēlāk izveidotā metro sistēma saskārās ar slavenā rakstnieka Ray Bradbury kritiku, jo tā vēl nebija sasniegusi ierosinātā vienlaidu dzelzceļa mērogu.

Vairākas vienceļa sliežu sistēmas, kas sākotnēji bija iecerētas kā transporta sistēmas, izdzīvoja no ieņēmumiem, ko gūst no tūrisma, gūstot labumu no unikālajiem skatiem, ko piedāvā lielākoties uz paaugstinājuma esošās iekārtas.

Nesenā vēsture

Kopš 20. gadsimta 80. gadiem lielākā daļa vienceļu sabiedriskā transporta sistēmu ir Japānā, ar dažiem izņēmumiem. Tokijas Monorail ir viena no noslogotākajām pasaulē, vidēji 127 000 pasažieru dienā, un kopš 1964. gada tā ir apkalpojusi vairāk nekā 1,5 miljardus pasažieru. Ķīna nesen, 2000. gadu beigās, uzsāka vienceļa sliežu attīstību, un tur jau ir pasaulē lielākā un noslogotākā vienceļa sistēma, un vairākās pilsētās tiek būvētas vairākas vienceļa vienceļa sabiedriskā transporta sistēmas. Uz Bombardier Innovia Monorail balstīta sistēma tiek būvēta Wuhu, un vairākas BYD izstrādātas "Cloudrail" sistēmas tiek būvētas vairākās pilsētās, piemēram, Guang'an, Liuzhou, Bengbu un Guilin. Vienvirziena sliedes joprojām tiek izmantotas nišas pārvadājumu tirgos un atrakciju parkos.

Mūsdienu vienceļa sliežu ceļu sistēmās izmanto ALWEG sijas un riepu pieeju, un plaši tiek izmantoti tikai divi piekaramie tipi. Vienu sliežu konfigurācijas ir pārņemtas arī maglev vilcienos. Kopš 2000. gadiem, palielinoties satiksmes sastrēgumiem un urbanizācijai, ir atjaunojusies interese par šo tehnoloģiju sabiedriskajā transportā, un vairākas pilsētas, piemēram, Malta un Stambula, šodien pēta vienceļa sliežu ceļus kā iespējamu masu transporta risinājumu.

Čuncinas dzelzceļa tranzīts Ķīnā 2004. gadā pieņēma unikālu uz ALWEG balstītu konstrukciju ar ritošo sastāvu, kas ir daudz platāks nekā vairums vienceļa sliežu ceļu un kura ietilpība ir salīdzināma ar smagā dzelzceļa sliežu ceļa ietilpību. Tas ir tāpēc, ka Čuncinu šķērso daudzi kalni, kalni un upes, tāpēc tuneļu būve nav iespējama, izņemot dažus gadījumus (piemēram, 1. un 6. līnija), jo ir ļoti liels dziļums. Mūsdienās tā ir lielākā un noslogotākā vienloga dzelzceļa sistēma pasaulē.

Sanpaulu, Brazīlijā, kā daļu no sabiedriskā transporta tīkla būvē divas lielas ietilpības viendzelzceļa līnijas. Līnija Nr. 15 tika daļēji atklāta 2014. gadā, tās garums pēc pabeigšanas 2022. gadā būs 27 km (17 jūdzes), un tās jauda būs 40 000 pasažieru dienā, izmantojot Bombardier Innovia Monorail vilcienus. 17. līnijas garums būs 17,7 km (11,0 jūdžu), un tajā izmanto BYD SkyRail dizainu. Tiek būvētas arī citas nozīmīgas monorail sistēmas, piemēram, divas Kairas Monorail līnijas, divas līnijas MRT (Bangkokā) un SkyRail Bahia Brazīlijā.

Veidi un tehniskie aspekti

Mūsdienu vienceļa sliežu ceļu pamatā ir liela vienlaidu sija, kas ir transportlīdzekļu braukšanas virsma. Pastāv vairākas konkurējošas konstrukcijas, kas iedalītas divās lielās klasēs - vienlaidu sijas un piekaramie vienlaidu sliežu ceļi. Visizplatītākais veids ir "straddle-beam", kurā vilciens brauc pa tērauda vai dzelzsbetona siju, kas ir 2 līdz 3 pēdas (0,6 līdz 0,9 m) plata. Gumijas riteņu vagons saskaras ar siju augšpusē un abās pusēs, lai nodrošinātu vilkmi un stabilizētu ritekli. Šo stilu popularizēja Vācijas uzņēmums ALWEG. Pastāv arī vēsturisks balstiekārtas vienceļa sliežu veids, ko 1880. gados izstrādāja vācu izgudrotāji Nikolauss Otto un Eižens Langens. Tā tika uzbūvēta Vupertāles (Vācija) dvīņu pilsētās Barmenē un Elberfeldē, atklāta 1901. gadā un joprojām tiek ekspluatēta. Čibas pilsētas vienlaidus dzelzceļš ir pasaulē lielākais piekaramais tīkls.

Enerģijas avots

Gandrīz visas modernās vienceļa sliedes darbina elektromotori, ko darbina no dubultām trešajām sliedēm, kontakttīkliem vai elektrificētiem kanāliem, kas piestiprināti vai iebūvēti to vadības sijās, taču pastāv arī ar dīzeļdzinējiem darbināmas vienceļa sistēmas. Vēsturiski dažās sistēmās, piemēram, Lartigue Monorail, tika izmantotas tvaika lokomotīves.

Magnētiskā levitācija

Magnētiskās levitācijas vilcienu (maglev) sistēmas, piemēram, vācu Transrapid, tika veidotas kā straddle tipa monoraiļi. Šanhajas maglev vilciens komerciālos nolūkos kursē ar 430 km/h (270 mph), un ir arī lēnāki maglev vienceļa vilcieni, kas paredzēti pilsētas transportam Japānā (Linimo), Korejā (Inčonas lidostas maglev) un Ķīnā (Pekinas metro līnija S1 un Čanšas maglev Express). Tomēr tiek apgalvots, ka maglev sliežu platuma dēļ tos nav pamatoti dēvēt par monoraiļiem.

Pārslēgšanās

Dažu agrīno vienceļa sliežu ceļu (īpaši Vupertāles (Vācijā) piekaramā vienceļa sliežu ceļa) konstrukcija apgrūtina pārslēgšanos no vienas līnijas uz citu. Dažas citas vienceļa sliedes pēc iespējas izvairās no pārslēgšanās, darbojoties nepārtrauktā cilpā vai starp divām stacionārām stacijām, piemēram, Sietlas centra vienceļa sliedes[nepieciešama atsauce].

Pašreizējie vienceļa sliežu ceļi spēj veikt efektīvāku pārslēgšanos nekā agrāk. Piekares vienkolejās pārslēgšanu var veikt, pārvietojot atlokus sijas iekšpusē, lai pārvirzītu vilcienus uz vienu vai otru līniju[nepieciešama atsauce].

Pārslēgs, kas maina braukšanas virzienu 15. līnijā Sanpaulu. Stropu siju vienceļa sliežu ceļiem pārslēgšanai ir nepieciešams, lai sijas pārvietotos, kas bija gandrīz pārmērīgi smagnēja procedūra. Tagad visizplatītākais veids, kā to panākt, ir novietot kustīgo aparātu uz stabilas platformas, kas spēj izturēt transportlīdzekļu, siju un sava mehānisma svaru. Vairākas segmentētas sijas pārvietojas uz veltņiem, lai vienmērīgi salāgotu vienu siju ar otru un nosūtītu vilcienu vēlamajā virzienā, un ALWEG sākotnēji izstrādātā konstrukcija spēj veikt pārslēgšanos 12 sekundēs. Dažas no šīm siju pārmijām ir diezgan sarežģītas, tās spēj pārslēgt vairākas sijas vai imitēt dzelzceļa dubultu pārmiju. Ritošā sastāva specifikācijas parasti nav publiski pieejamas, kā tas parasti ir sabiedrisko pakalpojumu ritošā sastāva gadījumā.

Alternatīva vijveida vai cita veida pārmiju izmantošanai ir izmantot pagrieziena galdu, kur vagons atrodas uz sliežu ceļa posma, ko var pārorientēt uz vairākiem dažādiem sliežu ceļiem. Piemēram, to var izmantot, lai pārslēgtu vagonu no glabāšanas vietas uz galveno līniju. Tagad slēgtajā Sidnejas vienceļa dzelzceļa līnijā depo bija traverseris, kas ļāva vilcienu, kas atrodas uz galvenās līnijas, nomainīt pret citu vilcienu no depo. Depo atradās aptuveni sešas līnijas, tostarp viena, kas bija paredzēta apkopei.

Gradients

Vienceļa sliežu ceļi uz gumijas balstiem parasti ir paredzēti 6 % slīpuma pakāpei. Ar gumijas balstiem aprīkotas ātrgaitas dzelzceļa vai metro līnijas var tikt galā ar līdzīgiem vai lielākiem kāpumiem, piemēram, Lozannas metro ir līdz 12 % kāpums, Monreālas metro - līdz 6,5 %, bet VAL sistēmas var tikt galā ar 7 % kāpumu.

Lauku saimniecību, kalnrūpniecības un loģistikas lietojumi

Vienu sliedes ir izmantotas ne tikai pasažieru pārvadāšanai, bet arī citiem mērķiem. Mazas piekaramās vienlaidu sliedes plaši izmanto arī rūpnīcās kā daļu no pārvietojamām montāžas līnijām.

Vēsture

Iedvesmojoties no 1876. gadā demonstrētās Simtgades vienlaidus dzelzceļa līnijas, 1877. gadā Bredfordas un Fosteru strauta dzelzceļš sāka būvēt 5 jūdžu (8,0 km) līniju, kas savienoja Bredfordas un Fosteru pilsētiņu Makkeinas apgabalā Pensilvānijas štatā. Līnija darbojās no 1878. līdz 1879. gadam, piegādājot tehniku un naftas krājumus. Pirmā lokomotīve ar diviem katliem ātri nolietojās. To aizstāja ar viena katla lokomotīvi, kas bija pārāk smaga un trešajā braucienā izgāzās no sliedēm. Trešajai lokomotīvei atkal bija divi katli. Izmēģinājuma brauciena laikā viens no katliem izsīka un eksplodēja, nogalinot sešus cilvēkus. Dzelzceļš drīz pēc tam tika slēgts.

Vienuceļus Centrālāvā izmantoja, lai transportētu kokmateriālus no Centrālāvānas mežiem, kas atrodas kalnos, uz upēm. 1908. un 1909. gadā mežzinis H. J. L. Beks (H. J. L. Beck) uzbūvēja ierobežotas, bet pietiekamas ietilpības manuāli darbināmu vienceļa sliežu dzelzceļu, kas bija paredzēts sīku kokmateriālu un malkas pārvadāšanai Surabajas ziemeļu mežu rajonā. Vēlākos gados šo ideju tālāk attīstīja L. A. van de Ven, kurš ap 1908. un 1910. gadu strādāja par mežzini Groboganas meža iecirknī. Vienlaidus ceļus būvēja plantāciju apsaimniekotāji un kokapstrādes uzņēmumi visā Centrālās Javas kalnu rajonā. Tomēr 1919/1920. gadā, mainoties meža izmantošanai, ar rokām darbināmie vienceļa sliežu ceļi pakāpeniski izzuda, un tos aizstāja šaursliežu dzelzceļi ar tvaika lokomotīvēm.

20. gadsimta 20. gados Hamburgas ostā izmantoja benzīna dzinēju, piekarināmu vienceļa sliedi, lai pārvadātu bagāžu un kravas no okeāna kuģiem uz pasažieru depo.

Ziemeļu Mojavas tuksnesī 1924. gadā tika uzbūvēts Epsom Salts monorails. Tā kursēja 28 jūdžu garumā no savienojuma ar Tronas dzelzceļu uz austrumiem līdz epsomīta atradnēm Owlshead kalnos. Šī Lartigue tipa vienceļa sliežu ceļa slīpums sasniedza līdz pat desmit procentiem. Tā darbojās tikai līdz 1926. gada jūnijam, kad minerālu iegulas kļuva nerentablas, un 30. gadu beigās tika demontēta metāllūžņos.

Padomju Savienībā Liškovska vienliežu dzelzceļu Ņižņijnovgorodas apgabalā projektēja kokrūpniecības inženieris Ivans Gorodcovs. Lartiga tipa līniju aptuveni 50 km (31 jūdzi) garumā atklāja 1934. gada novembrī, lai savienotu Selskas Mazas ciemu ar Bakaldu un Jalokšas ciemiem kokmateriālu pārvadāšanai. Pēc šī parauga tika izbūvēta atsevišķa 42 km (26 jūdzes) gara kravas un pasažieru vienceļa līnija no Boras pilsētas līdz Zavražnoje ciematam, kur tika ekspluatēts mežs un kūdra. Liškovskas vienkoļš pārtrauca darboties 1949. gadā.[nepieciešama atsauce].

Lielbritānijas uzņēmums Road Machines (Drayton) Ltd. izstrādāja modulāru zemes vienceļa sliežu sistēmu ar 9 collu (230 mm) augstiem sliežu segmentiem, kas bija 4 līdz 12 pēdu (1,2 līdz 3,7 m) gari un kursēja starp atbalsta plāksnēm. Pirmo sistēmu pārdeva 1949. gadā, un to izmantoja rūpniecībā, būvniecībā un lauksaimniecībā visā pasaulē. Uzņēmums pārtrauca darbību 1967. gadā. Sistēma tika pielāgota izmantošanai Džeimsa Bonda filmā "Tu dzīvo tikai divreiz". Sistēmas paraugs atrodas Amberlijas muzejā un mantojuma centrā Lielbritānijā.

Jaunākie lietojumi

Ļoti mazas un vieglas sistēmas tiek plaši izmantotas saimniecībās, lai pārvadātu tādas kultūras kā banāni. Pirmo reizi izstrādātas Japānā, industriālās slīpmašīnu versijas tiek izmantotas lauksaimniecībā stāvās nogāzēs, piemēram, citrusaugļu dārzos Japānā un vīna dārzos Itālijā. Viens Eiropas ražotājs apgalvo, ka visā pasaulē ir uzstādījis 650 sistēmas.

Kalnrūpniecības nozarē tiek izmantoti piekaramie vienlaidu sliedes vagoni, jo tie spēj nolaisties un uzbraukt pa stāviem tuneļiem, izmantojot zobrata piedziņu. Tas ievērojami samazina tuneļu izmaksas un garumu - dažos gadījumos pat par 60 %, jo citādi tuneļiem jābūt ar nelielu slīpumu, lai tie būtu piemēroti autotransporta līdzekļiem vai parastajiem dzelzceļiem.

Kopš 2020. gada Čingdao ostā tiek būvēts piekaramais vienlaidu sliežu ceļš, kas spēj pārvadāt pilnībā piekrautus 20' un 40' konteinerus, un tā pirmais posms tika nodots ekspluatācijā 2021. gadā.