مقدمه

با وجود افزایش جمعیت جهان و نیاز انسان ها به جابجایی مداوم برای انجام امور روزانه خود و با توجه به پیشرفت تکنولوژی و استفاده حداکثری از زمان، برای سرعت در جابجایی _ که مستلزم ترافیک کم و روان می باشد _ با کمترین هزینه و ایمنی ترین شکل ممکن نیاز به سیستم های حمل و نقل عمومی دارای چنین خصوصیاتی می باشد .

همچنین با توجه به محدودیت هایی که از لحاظ اقتصادی وجود دارد، سیستم های حمل و نقل باید در حالی که نیازهای جابجایی مسافران را به شکل بهینه تامین می نمایند از نظر منابع مالی نیز قابل توجیه باشند ؛ پس لازم است اقداماتی جهت افزایش کیفیت و توسعه سیستم های حمل و نقل عمومی جهت استقبال مسافران بیشتر انجام گردد.

از این روی در این مقاله یکی از سیستم های حمل و نقل عمومی به نام مونوریل به طور مختصر معرفی می گردد.

 تعریف مونوریل

مونوریل یک سیستم حمل و نقل ریلی است که تنها بر پایه ی یک ریل استوار می باشد ، این تک ریل به عنوان پایه نگهدارنده و نیز خط هدایت گر عمل می کند . اصطلاح مونوریل هم به تیر هدایت گر سیستم و هم به وسیله ی نقلیه ایی که روی چنین ریلی حرکت می کند اطلاق می شود ، مونوریل های مدرن به یک تیر صلب عظیم به عنوان سطح حرکت خود وابسته اند ،ریشه این اصطلاح از دو لفظ مونو (تک) و ریل بر گرفته شده است که از سال 1897 با شروع استفاده از ریل های آهنی مرسوم شد.

لفظ مونو ریل به اشتباه برای توصیف هر نوع وسیله ی نقلیه یا ریل مرتفع به صورت محاوره ای مورد استفاده قرار می گیرد، در حقیقت این اصطلاح تنها به سبک ریل اشاره دارد نه به ارتفاع .

—                

  تاریخچه

ایوان المانوف روسی در سال 1820 اولین مونوریل را ساخت . تلاش برای تبدیل خط آهن های مرسوم به مونوریل از اوایل قرن 19 میلادی آغاز شده بود . اولین حق ثبت اختراع متعلق به هنری پالمر انگلیسی در سال 1821 است . طراحی در کارگاه دپت فورد واقع در جنوب شرق لندن انجام گرفت و یک خط کوتاه برای انتقال سنگ از یک معدن سنگ نزدیک چشانت (Cheshunt) از ایالت هرت فورد به جلگه ریور لی (River Lea) انجام گرفت . Normal 0 false false false EN-US X-NONE FA MicrosoftInternetExplorer4 خط آهن چشانت به عنوان اولین خط آهن بازگشایی شده در ایالت هرت فورد و نیز به عنوان اولین مونوریل مسافربر در دنیا حائز اهمیت است . ( تصویر زیر خط آهن چشانت را نشان می دهد )        

Normal 0 false false false EN-US X-NONE FA MicrosoftInternetExplorer4

در حدود سال 1879 هادون و استرینگ فلو هر کدام به صورت مستقل سیستم تک ریلی پیشنهاد کردند که از یک ریل به صورت وارونه استفاده می شد ،این سیستم را برای استفاده نظامی پیشنهاد دادند اما به عنوان یک خط آهن ارزان قیمت مورد استفاده غیر نظامی نیز قرار گرفت .طراحی های اولیه روی استفاده از یک ریل آهنی دو لبه به جای خط آهن های دو ریله ی مرسوم تمرکز داشت ،در چنین ریلی چرخ ها باید هم هدایت گر و هم تکیه گاه ماشین مونوریل می بودند .

 نمونه هایی از مونوریل های اولیه

·      مونوریل ووپرتال (1901 - Wuppertal) که اثر چشمگیری بر تاریخ مونوریل گذارده است ، خط آهن معلقی است که در طی 100 سال ، عملکرد موفقی در طول رودخانه ووپر داشته است ؛ این خط آهن دو جنگ جهانی را پشت سر گذاشته و تا به امروز نیز به بهره برداری امن و سود بخش خود ادامه می دهد .

·      سیستم Ewing که در خط آهن مونوریلی پاتیالا (Patiala) واقع در پنجاب هند مورد استفاده قرار می گیرد براساس مدل ترکیبی تک ریل باربر و چرخ خارجی جهت تعادل به کار می رفت .

·      سیستم مهندس فرانسوی چارلز لارتیگ (Lartigue) ، یکی از اولین سیستم هایی بود که عملاً مورد استفاده قرار گرفت که متشکل از یک ریل باربر و دو ریل در پایین تر برای حفظ تعادل که به صورت یک تکیه گاه مثلثی طراحی شده بود، وی یک خط مونوریل بین بالی بانیون (Bally bunion) و لیستوول (Listowel)بطول 14.5 کیلومتر در ایرلند ساخت که در سال 1888 افتتاح و در سال 1924 در پی جنگ های داخلی ایرلند تخریب و تعطیل شد .

—                

·      در سال 1910 مونوریل برنان (Brennan) برای استفاده یک معدن زغال سنگ در آلاسکا مطرح شد .

—                

البته مونوریل های متعددی در طول  قرن نوزدهم و نیمه اول قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفته اند که به شرح ذیل است

1876 - Philadelphia Centennial

1876 - Sonoma Prismoidal

1878 - Bradford & Foster Brook Monorail

1886 - Meigs Monorail

1886 - Enos Electric Railway

1911 - William H. Boyes Monorail

1914 - Genoa Monorail

1924 - The Magnesium Monorail

1929 - The Bennie Railplane

در نیمه اول قرن بیستم میلادی مدل های پیشرفته زیادی پیشنهاد شدند که برخی هرگز تخته نقشه کشی را ترک نکردند و یا در مراحل اولیه طراحی رها شدند .

در نیمه دوم قرن بیستم میلادی ، طراحی مونوریل به سمت استفاده از مجموعه چرخ های هدایت کننده که به تیرهای بزرگتر تکیه داده می شدند پیش رفت.

در دهه 1950 مدل استرادل ALWEG پدیدار شد و به دنبال آن نوع معلق جدید تری عرضه شد که سیستم Safe GE نامیده می شود.

مدل های تکنولوژی ALWEG  به صورت متداول توسط دو نمونه از بزرگترین سازنده های مونوریل یعنی هیتاچی (Hitachi monorail) و بومباردیر (Bombardier) مورد استفاده قرار می گیرند .

در بین سال های 1950 تا 1980 خط مشی مونوریل نیز به مانند سایر سیستم های حمل ونقل عمومی در رقابت با اتومبیل تا حدودی آسیب دید. از دهه ی 1980 به بعد با افزایش شهرنشینی و تراکم ترافیک مونوریل حیات مجددی را در استفاده برای حمل و نقل انبوه تجربه کرد که استفاده زود هنگام در ژاپن و اکنون مالزی جالب توجه است. مونوریل توکیو شلوغ ترین خط مونوریل دنیا میانگین 127 هزار مسافر در روز دارد و از سال 1964 تا کنون به بیش از 1.5 بیلیون مسافر خدمات ارائه کرده است. سیستم های حمل و نقل انبوه مونوریلی مدرن با استفاده از تنها دو الگوی معلق درکاربرد گسترده تیر ALWEG و روش کار تایر را توسعه داده اند.

وجه تمایز سیستم های مونوریلی با سایر روش های حمل نقل این است که در نظام مونوریلی معنی پیشرفته تری از تک ریل ارائه می شود مبنی بر اینکه در سیستم مونوریلی پهنای تیر هدایت گر از وسیله ی نقلیه کمتر است.

_ طرح های مونوریل در حال رقابت به دو دسته عمده تقسیم می شوند:

مونوریل های معلق و احاطه گر تیر (Straddle Beam)

متعارف ترین مونوریلی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد مونوریل احاطه گر تیر است که در آن قطار یک تیر بتنی مستحکم را در سلسله پهنای دو یا سه فوت احاطه می کند. چرخ های لاستیکی از بالا و طرفین با تیر تماس پیدا می کنند تا قدرت کششی بکسل کردن به وجود آورد و نیز وسیله نقلیه را به حالت توازن درآورد. مدل احاطه گر تیر توسط کمپانی آلمانی ALWGE به شهرت عمومی دست یافت .

نوعی از مونوریل معلق نیز وجود دارد که توسط کمپانی فرانسویSafe GE  گسترش پیدا کرده است که درآن واگن ها از قسمت تحتانی حامل چرخ دار آویزان هستند. در این طرح چرخ های حامل درون یک تیر حرکت می کند در حال حاضر بزرگترین شبکه مونوریل معلق در دنیا مونوریل شهری چیبا (Chiba) است.

انرژی

تقریباً تمامی مونوریل های مدرن با موتورهای الکتریکی تغذیه می شوند که در آن سیم ها اتصال الکتریکی دارند یا مجرا هایی که تحت جریان برق قرار گرفته اند ضمیمه تیر هدایت گر می شوند . با این وجود سیستم های مونوریلی با قطارهای مغناطیسی شناور(Maglev) و یا موتور دیزلی نیز موجودند.

مونوریل و سیستم های شناور مغناطیسی Magnetic Levitation

برخی سیستم های شناوری مغناطیسی مثل Transrapid (سریع السیر) و Linimo مونوریل خوانده می شوند . شناوری مغناطیسی از این جهت که به طور معمول با تیر تماس پیدا نمی کند با سایر سیستم ها تفاوت دارد.

—به طور مثال سیستم قطارهای مغناطیسی شناور(Maglev) درخط سریع السیر آلمان (بین برلین و هامبورگ) با الگوی مونوریل احاطه کننده بنا شدند. این الگو بسیار استوار است و این امکان را می دهد که در سرعت بالا شتاب کاهنده بسیار سریع ایجاد گردد. وقتی قطار مغناطیسی شناور عملاً به بالاترین سرعت خود می رسد در بالای ریل شناور می شود و بنابراین هیچ ارتباط فیزیکی ای با آن ندارد ،قطار مغناطیسی شناوردر میان تمامی انواع قطار سریعترین به شمار می آید.نمونه آزمایشی JR-maglev سرعت 581 کیلومتر برساعت را ثبت کرده است.

—قطار مغناطیسی شناور شانگهای که کار های تجاری و بازرگانی انجام می دهد سرعتی معادل 501 کیلومتر بر ساعت دارد. مونوریل های مغناطیسی شناور کندتری نظیر Linimo ژاپن نیز هستند که برای حمل و نقل درون شهری مناسب اند.

برخی سیستم های مونوریلی اولیه – برای مثال مونوریل معلق ووپرتال در آلمان که از سال 1901 آغاز به کار کرده و هنوز در مرحله ی عملیاتی است – طراحی خاصی دارد که تغییر مسیر قطار از یک خط به خط دیگر را با مشکل روبرو می کند. برخی مونوریل های دیگر تا آنجا که می توانند از تغییر خط دوری می کنند به این شکل که یک حلقه ادامه دار را دنبال می کنند و یا همانند ایستگاهی در سیاتل _ واشنگتن بین دو ایستگاه ثابت حرکت می کنند.

—مونوریل های عملیاتی امروزی توانایی تغییر خط کارآمد تری نسبت به گذشته دارند در مورد مونوریل های معلق تغییر خط می تواند با جابجایی لبه چرخ که داخل تیر قرار گرفته انجام شوند تا قطار را از خطی به خط دیگر انتقال دهد . در مونوریل های احاطه گر تیر برای اینکه تغییر خط انجام شود نیاز است که کل تیر جابجا شود که این خود مانع چنین پروسه ی سنگینی می شد. امروزه بهترین راه رسیدن به این هدف این است که دستگاه متحرکی  بر روی سکوی محکم و ستبری قرار داده شود. که توانایی تحمل وزن وسیله نقلیه ، تیرها و اجزای متشکله خود را داشته باشد. تیرهایی که متشکل از اجزای متعددی هستند روی غلطک می چرخند تا به صورت همواری هم تراز شوند و بتوانند قطار را به مسیر دلخواه هدایت کنند سیستم با این طراحی که توسط ALWEG  گسترش پیدا کرده است هر تغییر خط را در طول 12 ثانیه به اتمام می رساند. برخی از این دو راهی هایی که در مسیر تیرها قرار دارند چنان استادانه ساخته شده اند که می توانند بین تیرهای متعدد تغییر خط داده و یا یک مسیر را تبدیل به مسیر متقاطع کنند.

—

 مزایا

از مزایای اولیه مونوریل ها در مقایسه با ریل های متداول این است که چه از نظر افقی وچه عمودی به حداقل فضا نیاز دارند. پهنای وسائط نقلیه ی مونوریلی از تیر بیشتر است و سیستم مونوریل به طور معمول در ارتفاع قرار می گیرد که حداقل فضا را برای ستون و تکیه گاه نیازمند است . هزینه ساخت یک واگن مونوریل از واگن مشابه مناسب برای ریل های متداول با ظرفیت برابر، کمتر است. به دلیل نیاز به فضای کمتر مونوریل ها قابل توجه ترند چرا که حداقل فضای دید آسمان را مسدود می کند. مونوریل در طراحی هایش سیستمی دارای اختلاف سطح است و بنابراین با مسیر های حمل و نقل موجود تداخل پیدا نمی کند. کم صداترند ، چرا که مونوریل های مدرن از چرخ های لاستیکی روی خط بتنی استفاده می کنند. متفاوت از سیستم های ریلی متداول ، مونوریل های احاطه کننده دور خط ریلی خود را احاطه کرده اند و بنابراین از نظر فیزیکی امکان خروج از مسیر وجود ندارد مگر اینکه خود مسیر دچار نقص فاجعه آمیزی شود. مونوریل هایی که از چرخ لاستیکی استفاده می کنند معمولاً به گونه ای طراحی شده اند که از عهده شیب 6 درصد بر می آیند.

معایب

وسائط  نقلیه مونوریلی با هیچ یک از زیر ساخت های ریلی دیگر سازگاری ندارد که به طور مثال باعث می شود برخی قسمت نتوانند به بخش مرکزی متصل گردند. مسیرهای مونوریلی در تقاطع های هم سطح به راحتی تطبیق داده نمی شوند. در شرایط اضطراری ، به دلیل اینکه مونوریل ممکن است در ارتفاع قرار گیرد و همه خطوط پیاده روهای اضطراری ندارند ممکن است مسافران نتوانند به صورت آنی از قطار خارج شوند و باید منتظر قطار نجات ،آتش نشانی و یا بالابری بمانند.

—سیستم های مونوریلی جدیدتر این مشکل را با ساخت پیاده رو های اضطراری در طول مسیر حل کردند که البته به جنبه بصری آسیب رسانده است. راه آهن های معلق با ساخت سورتمه های هوایی بر این مشکل غلبه کرده اند. در سیستم ژاپنی قطار بعدی قطار معیوب را یدک می کشد. که البته این کار هنوز جای بحث دارد. دهانه های خروجی ، بخصوص در سرعت های بالا مشکلات حاشیه ای بیشتری نسبت به راه آهن های مرسوم دارند. اگر چه غیر ممکن هم نیست ، زیر ساخت ها و وسائل نقلیه مونوریلی معمولاً توسط تولیدکننده های مجزا ساخته می شوند، تولیدکننده های متفاوت طراحی های نامناسب و ناسازگاری ارائه می کنند.