Monocarril

Los monorraíles suelen ser elevados, lo que a veces genera confusión con otros sistemas elevados como el Docklands Light Railway , el SkyTrain de Vancouver , el AirTrain JFK y sistemas de transporte por cable como el Cable Liner , que funcionan sobre dos raíles.

Los vehículos monorraíl suelen tener un aspecto similar al de los trenes ligeros y pueden ser tripulados o no. Pueden ser vehículos rígidos individuales, unidades articuladas o unidades múltiples acopladas en trenes. Al igual que otros sistemas avanzados de transporte rápido , los monorraíles pueden funcionar con motores de inducción lineal ; como en los ferrocarriles convencionales, la carrocería de los vehículos se conecta a la viga mediante bogies , lo que permite sortear las curvas.

En ocasiones, los monorraíles se utilizan en zonas urbanas junto con sistemas de metro convencionales de vías paralelas. El monorraíl de Bombay funciona junto con el metro de Bombay , ^{[ 6 ] [ 7 ]} mientras que las líneas de monorraíl están integradas con las líneas de transporte rápido ferroviario convencionales en la red MRT de Bangkok . ^{[ 8 ]}

A diferencia de algunos tranvías y sistemas de tren ligero , los monorraíles modernos siempre están separados del resto del tráfico y de los peatones debido a la geometría del riel. ^{[ 9 ]} Son guiados y soportados mediante la interacción con una misma viga única, a diferencia de otros sistemas guiados como los metros con neumáticos , como el metro municipal de Sapporo , o los autobuses o tranvías guiados , como Translohr . Los monorraíles también pueden utilizar pantógrafos . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Al igual que otros sistemas de transporte a desnivel, los monorraíles evitan semáforos en rojo, giros en intersecciones y atascos de tráfico. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Los trenes, autobuses, automóviles y peatones a nivel de la calle pueden colisionar entre sí, mientras que los vehículos en vías exclusivas a desnivel, como los monorraíles, solo pueden colisionar con otros vehículos del mismo sistema, con muchas menos oportunidades de colisión. Al igual que otros sistemas de transporte elevado, los pasajeros de monorraíl disfrutan de luz solar y vistas. ^{[ 14 ]} Los monorraíles pueden ser más silenciosos que los autobuses y trenes diésel. Obtienen electricidad de la estructura de la vía, mientras que otros modos de transporte pueden usar un tercer riel o líneas y postes de energía aérea. En comparación con los sistemas de trenes elevados de Nueva York, Chicago y otros lugares, una vía de monorraíl proyecta una sombra más estrecha. ^{[ 15 ]}

Por el contrario, los monorraíles pueden ser más caros que los sistemas de tren ligero que no incluyen túneles. ^{[ 13 ]} Además, los monorraíles deben permanecer sobre el suelo o utilizar túneles más grandes que los sistemas ferroviarios convencionales, y requieren equipos complejos de cambio de vía. ^{[ 9 ]}

Según el criterio de anchura de haz de la Sociedad de Monorraíles, algunos sistemas de levitación magnética , pero no todos, se consideran monorraíles, como el Transrapid y el Linimo . Los trenes de levitación magnética se diferencian de otros monorraíles en que no entran en contacto físico con el haz mientras se desplazan.

El primer prototipo de monorraíl fue fabricado en Rusia en 1820 por Ivan Elmanov . Desde principios del siglo XIX se han realizado intentos de crear alternativas de monorraíl a los ferrocarriles convencionales. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

El Monorraíl del Centenario se presentó en la Exposición del Centenario de Filadelfia en 1876. Basándose en su diseño, el ferrocarril Bradford and Foster Brook se construyó en 1877 y funcionó durante un año, desde enero de 1878 hasta enero de 1879.

Hacia 1879, Haddon y Stringfellow propusieron independientemente un sistema de "un solo carril", que utilizaba un carril en forma de "V" invertida (y, por lo tanto, con forma de "Λ" en sección transversal). Estaba destinado a uso militar, pero también se consideró que tenía utilidad civil como un "ferrocarril barato". ^{[ 18 ]} De manera similar, uno de los primeros sistemas puestos en práctica fue el del ingeniero francés Charles Lartigue, quien construyó una línea entre Ballybunion y Listowel en Irlanda, inaugurada en 1888 y con una vida útil de 36 años, siendo clausurada en 1924 (debido a los daños causados ​​por la Guerra Civil Irlandesa). Utilizaba un único carril portante y dos carriles inferiores externos para el equilibrio, los tres apoyados sobre soportes triangulares. Su construcción era económica, pero su operación, compleja. Posiblemente, la primera locomotora monorraíl fue una locomotora de vapor 0-3-0 en esta línea. En 1901 se propuso un monorraíl de alta velocidad que utilizaba el sistema Lartigue entre Liverpool y Manchester. ^{[ 19 ]}

El ferrocarril de bicicletas de Boynton era un monorraíl a vapor ubicado en Brooklyn , en Long Island , Nueva York . Circulaba sobre un único riel portante a nivel del suelo, pero contaba con un riel estabilizador superior de madera accionado por un par de ruedas opuestas horizontalmente. El ferrocarril estuvo en funcionamiento solo dos años, a partir de 1890.

El Ferrocarril para Bicicletas de Hotchkiss era un monorraíl en el que se podía circular en una bicicleta de pedales. El primer ejemplar se construyó entre Smithville y Mount Holly , Nueva Jersey, en 1892. ^{[ 20 ]} Cerró en 1897. Otros ejemplares se construyeron en Norfolk entre 1895 y 1909, en Great Yarmouth , ^{[ 21 ]} y en Blackpool , Reino Unido, a partir de 1896. ^{[ 22 ]}

Los primeros diseños empleaban un carril metálico simple de doble pestaña como alternativa al doble carril de los ferrocarriles convencionales, que guiaba y soportaba el vagón del monorraíl. Una versión suspendida que aún se conserva es el sistema más antiguo que sigue en servicio: el monorraíl de Wuppertal en Alemania. También a principios del siglo XX, se probaron monorraíles giroscópicos con vagones equilibrados giroscópicamente sobre un único carril, pero nunca se desarrollaron más allá de la etapa de prototipo. El sistema Ewing , utilizado en los trenes monorraíl del estado de Patiala en Punjab, India , se basa en un modelo híbrido con un único carril portante y una rueda externa para el equilibrio. En 1901 se propuso un monorraíl de alta velocidad que utilizaba el sistema Lartigue entre Liverpool y Manchester. ^{[ 19 ]}

En 1910, se consideró el monorraíl giroscópico de Brennan para su uso en una mina de carbón en Alaska. ^{[ 23 ]} En junio de 1920, la Oficina de Patentes francesa publicó la patente FR 503782, de Henri Coanda, sobre un "Transporteur Aérien" (Transportador Aéreo). Uno de los primeros monorraíles planificados en Estados Unidos fue en la ciudad de Nueva York a principios de la década de 1930, pero fue descartado en favor de un sistema de tren elevado. ^{[ 24 ]}

Durante la primera mitad del siglo XX se propusieron muchos otros diseños que, o bien nunca pasaron de la fase de diseño, o bien se quedaron en prototipos efímeros. Otro proyecto creado en el diseño fue el tren de rodamientos de bolas de Nikolai Grigorievich Yarmolchuk. Este tren se desplazaba sobre ruedas esféricas con motores eléctricos integrados, ubicadas en conductos semicirculares bajo una plataforma de madera (en el proyecto a escala real, el caballete habría sido de hormigón). Un modelo a escala 1/5, construido para probar el concepto del vehículo, era capaz de alcanzar velocidades de hasta 70 km/h. Se esperaba que el proyecto a escala real alcanzara velocidades de hasta 300 km/h. ^{[ 25 ]}

En la segunda mitad del siglo XX, los monorraíles se habían decantado por utilizar vías más grandes basadas en vigas o viguetas, con vehículos soportados por un juego de ruedas y guiados por otro. En la década de 1950, se construyó en Alemania un prototipo a escala del 40% de un sistema diseñado para alcanzar una velocidad de 200 mph (320 km/h) en tramos rectos y 90 mph (140 km/h) en curvas. ^{[ 26 ]} Existían diseños con vehículos soportados, suspendidos o en voladizo desde las vigas. En la década de 1950 surgió el diseño ALWEG de tipo plegado, seguido de un tipo suspendido actualizado, el sistema SAFEGE . Versiones de la tecnología de ALWEG son utilizadas por los dos mayores fabricantes de monorraíles, Hitachi Monorail y Bombardier .    

En 1956, el primer monorraíl en operar en los EE. UU. comenzó sus operaciones de prueba en Houston, Texas. ^{[ 27 ]} Disneyland en Anaheim, California , abrió el primer sistema de monorraíl de operación diaria de los Estados Unidos en 1959. ^{[ 28 ]} Más tarde durante este período, se instalaron monorraíles adicionales en Walt Disney World en Florida , Seattle y en Japón . Los monorraíles se promocionaron como tecnología futurista con instalaciones de exhibición y compras de parques de diversiones, como se ve en los sistemas heredados en uso hoy en día. Sin embargo, los monorraíles lograron poco afianzamiento en comparación con los sistemas de transporte convencionales. En marzo de 1972, Alejandro Goicoechea-Omar publicó la patente DE1755198, sobre un "Tren de Vertebrados", construido como una vía experimental en Las Palmas de Gran Canaria, España. Surgieron usos de nicho para empresas privadas para monorraíles, con el surgimiento del transporte aéreo y los centros comerciales , con la construcción de sistemas tipo lanzadera.

Desde la década de 1980, la mayoría de los sistemas de transporte público monorraíl se han ubicado en Japón , con algunas excepciones. El Monorraíl de Tokio es uno de los más transitados del mundo, con un promedio de 127 000 pasajeros por día y habiendo transportado a más de 1500 millones de pasajeros desde 1964. ^{[ 29 ]} China comenzó el desarrollo de monorraíles a finales de la década de 2000 y ya alberga el sistema de monorraíl más grande y transitado del mundo, con monorraíles de transporte público en construcción en varias ciudades. Un sistema basado en Bombardier Innovia Monorail está en construcción en Wuhu , y varios sistemas "Cloudrail" desarrollados por BYD están en construcción en ciudades como Guang'an , Liuzhou , Bengbu y Guilin . Los monorraíles han tenido un uso continuo en mercados de transporte especializados y parques de atracciones.

Los modernos sistemas de monorraíl para el transporte público masivo utilizan desarrollos del enfoque de viga y neumático ALWEG, con solo dos tipos suspendidos de uso generalizado. Las configuraciones de monorraíl también han sido adoptadas por los trenes de levitación magnética . Desde la década de 2000, con el aumento de la congestión del tráfico y la urbanización, ha habido un resurgimiento del interés en la tecnología para el transporte público , y varias ciudades como Malta ^{[ 30 ] [ 31 ]} e Estambul ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} están investigando los monorraíles como una posible solución de transporte público masivo. ^{[ 35 ]}

En 2004, el sistema de transporte ferroviario de Chongqing, en China, adoptó un diseño único basado en el sistema ALWEG, con un material rodante mucho más ancho que la mayoría de los monorraíles y una capacidad comparable a la de los trenes de alta velocidad . Esto se debe a que Chongqing está atravesada por numerosas colinas, montañas y ríos, lo que hace inviable la construcción de túneles, salvo en algunos casos (por ejemplo, las líneas 1 y 6 ), debido a la extrema profundidad que implicaría. Hoy en día, es el sistema de monorraíl más grande y con mayor tráfico del mundo.

En julio de 2009, dos monorraíles de Walt Disney World colisionaron , causando la muerte de uno de los conductores y heridas a siete pasajeros. La Junta Nacional de Seguridad del Transporte determinó que la causa del accidente fue un error humano tanto del conductor como del controlador, a lo que contribuyó la falta de procedimientos operativos estándar. ^{[ 36 ]}

São Paulo , Brasil, está construyendo dos líneas de monorraíl de alta capacidad como parte de su red de transporte público. La Línea 15 se inauguró parcialmente en 2014, tendrá 27 km (17 mi) de longitud cuando esté terminada y tiene una capacidad de 40 000 pphpd utilizando trenes Bombardier Innovia Monorail . ^{[ 35 ]} La Línea 17 tendrá 17,7 km (11,0 mi) de longitud y está utilizando el diseño BYD SkyRail. Otros sistemas de monorraíl importantes están en construcción, incluidas dos líneas para el Monorraíl de El Cairo , dos líneas para el MRT (Bangkok) y el SkyRail Bahia en Brasil .     

Casi todos los monorraíles modernos funcionan con motores eléctricos alimentados por rieles de doble tercer carril , cables de contacto o canales electrificados conectados a sus vigas guía o encerrados en ellas. Históricamente, algunos sistemas, como el Monorraíl de Lartigue , utilizaban locomotoras de vapor, pero también existían sistemas de monorraíl diésel. ^{[ 37 ]} Algunos sistemas de monorraíl utilizan motores de inducción lineal , ^{[ 38 ] [ 39 ]} por ejemplo, el Monorraíl de Tomorrowland de Disney . ^{[ 40 ]}

Los sistemas de trenes de levitación magnética (maglev), como el Transrapid alemán , se construyeron como monorraíles de tipo pórtico. El tren Maglev de Shanghái opera comercialmente a 430 km/h (270 mph) , y también existen monorraíles maglev más lentos destinados al transporte urbano en Japón ( Linimo ), Corea ( Maglev del aeropuerto de Incheon ) y China ( línea S1 del metro de Pekín y el Changsha Maglev Express ). Sin embargo, se argumenta que el mayor ancho de la vía de los trenes maglev hace que no sea legítimo denominarlos monorraíles. ^{[ 41 ] [ 42 ]}  

El cambio de vía en los sistemas monorraíl varía según el diseño y la tecnología. Uno de los primeros sistemas, el Ferrocarril Suspendido de Wuppertal en Alemania, utiliza vagones suspendidos bajo un único raíl elevado, con ruedas de acero que circulan por encima. Debido al diseño de los vagones, el cambio de vía requería un complejo mecanismo giratorio que hacía girar físicamente la estructura de la vía. Como resultado, el sistema funciona sin desvíos ni ramales, con un bucle en cada extremo para dar la vuelta a los trenes. ^{[ 43 ]}

La complejidad mecánica y las limitaciones de los primeros sistemas de conmutación contribuyeron a la percepción de que los monorraíles son generalmente inflexibles o inadecuados para rutas ramificadas. Sin embargo, las tecnologías modernas de monorraíl han introducido diversos métodos de conmutación que solucionan estas limitaciones. ^{[ 43 ]}

En el caso de los monorraíles suspendidos, los diseños más recientes, como los utilizados por los sistemas SAFEGE y H-Bahn, incorporan componentes pivotantes internos. Estos sistemas utilizan placas móviles dentro de la vía para cambiar de dirección sin mover toda la viga, lo que permite desvíos más compactos y eficientes. ^{[ 43 ]}

Los monorraíles de vigas paralelas emplean sistemas de conmutación segmentados o de movimiento de vigas. El interruptor segmentado, desarrollado por ALWEG en la década de 1950 y que aún se utiliza en Japón, emplea secciones de viga flexibles que pueden alternar entre alineaciones rectas y curvas, lo que requiere relativamente poco espacio y permite una conmutación más rápida. Otro método, conocido como interruptor de reemplazo de viga, consiste en desplazar una sección de viga recta mientras una sección curva se coloca en su lugar, y es capaz de completar una conmutación en aproximadamente 12 segundos. ^{[ 43 ]}

Los interruptores rotativos tienen una viga recta y una viga curva a cada lado de una placa, que puede girar 180 grados. ^{[ 43 ]}

Además de estos mecanismos de conmutación, algunos sistemas utilizan plataformas giratorias o mesas de transferencia en instalaciones de mantenimiento o depósitos. Estas permiten redirigir los vehículos hacia y desde las líneas de almacenamiento o servicio. ^{[ 44 ] [ 45 ]}

Los monorraíles con neumáticos de caucho suelen estar diseñados para soportar una pendiente del 6 % . ^{[ 46 ]} Las líneas de metro o tren ligero con neumáticos de caucho pueden soportar pendientes similares o mayores; por ejemplo, el metro de Lausana tiene pendientes de hasta el 12 % y el metro de Montreal de hasta el 6,5 %, ^{[ 47 ]} mientras que los sistemas VAL pueden soportar pendientes del 7 %. ^{[ 48 ]}

Hasta 2014, los récords más destacados del monorraíl incluyen:

• Línea más transitada: Línea 3, Chongqing Rail Transit , 682.800 pasajeros por día (promedio diario de 2014) ^{[ 56 ]}
• Sistema más grande: Chongqing Rail Transit (líneas 2 y 3), 97,8 km (60,8 millas) ^{[ 57 ]}  
• Línea de vía elevada más larga: Línea 3, Chongqing Rail Transit , 55,5 km (34,5 millas) , ^{[ 58 ]} o 66,5 km (41,3 millas) incluyendo el ramal de Jurenba.    
• El sistema de transporte suspendido más grande: Monorraíl urbano de Chiba , 15,2 km (9,4 millas)  
• Línea más antigua aún en servicio: Schwebebahn Wuppertal , 1901

Entre 1950 y 1980, el concepto de monorraíl, al igual que todos los sistemas de transporte público, pudo haber sufrido la competencia del automóvil . En aquella época, el optimismo posterior a la Segunda Guerra Mundial era muy alto en Estados Unidos y la gente compraba automóviles en grandes cantidades debido a la suburbanización y al Sistema de Autopistas Interestatales . Los monorraíles, en particular, pudieron haber sufrido la reticencia de las autoridades de transporte público a invertir en el alto costo percibido de una tecnología no probada, frente a alternativas maduras más económicas. Además, existían muchas tecnologías de monorraíl competidoras, lo que dificultó aún más su desarrollo. Un ejemplo notable de monorraíl público es el AMF Monorail, utilizado como medio de transporte durante la Exposición Universal de 1964-1965 .

Esta percepción de alto costo fue cuestionada de manera notable en 1963 cuando el consorcio ALWEG propuso financiar la construcción de un sistema importante en el condado de Los Ángeles, California , a cambio del derecho de operación. Esto fue rechazado por la Junta de Supervisores del Condado de Los Ángeles bajo la presión de Standard Oil de California y General Motors (que eran firmes defensores de la dependencia del automóvil ), ^{[ 65 ]} y el sistema de metro propuesto posteriormente fue criticado por el autor Ray Bradbury, ya que aún no había alcanzado la escala del monorraíl propuesto.

Varios monorraíles concebidos inicialmente como sistemas de transporte subsisten gracias a los ingresos generados por el turismo , beneficiándose de las vistas únicas que ofrecen estas instalaciones, en su mayoría elevadas.

Inspirada por el Monorraíl del Centenario, presentado en 1876, en 1877 la compañía ferroviaria Bradford and Foster Brook Railway inició la construcción de una línea de 8 km (5 millas ) que conectaba Bradford con el municipio de Foster, en el condado de McKean , Pensilvania . La línea operó desde 1878 hasta 1879, transportando maquinaria y suministros de petróleo. La primera locomotora de doble caldera se desgastó rápidamente. Fue reemplazada por una locomotora de una sola caldera, que era demasiado pesada y se salió de la vía en su tercer viaje. La tercera locomotora también tenía doble caldera. En una prueba, una de las calderas se quedó sin combustible y explotó, causando la muerte de seis personas. El ferrocarril fue clausurado poco después.  

Los monorraíles en Java Central se utilizaban para transportar madera desde los bosques de Java Central, ubicados en las montañas, hasta los ríos. En 1908 y 1909, el silvicultor HJL Beck construyó un monorraíl de operación manual de capacidad limitada pero suficiente para el transporte de madera pequeña y leña en el distrito forestal del norte de Surabaya. Años más tarde, esta idea fue desarrollada por LA van de Ven, silvicultor en el distrito forestal de Grobogan alrededor de 1908-1910. ^{[ 66 ] [ 67 ]} Los operadores de plantaciones y las empresas de procesamiento de madera construyeron monorraíles en todas las montañas de Java Central. ^{[ 68 ]} Sin embargo, en 1919/1920, los monorraíles de operación manual desaparecieron gradualmente y fueron reemplazados por ferrocarriles de vía estrecha con locomotoras de vapor a medida que cambiaba el uso de los bosques. ^{[ 69 ]}

En la década de 1920, el puerto de Hamburgo utilizaba un monorraíl suspendido propulsado por gasolina para transportar equipaje y mercancías desde los buques transoceánicos hasta una terminal de pasajeros. ^{[ 70 ]}

En el norte del desierto de Mojave , se construyó el monorraíl de sales de Epsom en 1924. Recorría 28 millas desde una conexión con el ferrocarril de Trona hacia el este para extraer depósitos de epsomita en las montañas Owlshead . Este monorraíl tipo Lartigue alcanzaba pendientes de hasta el diez por ciento. Solo estuvo en funcionamiento hasta junio de 1926, cuando los depósitos minerales dejaron de ser rentables, y fue desmantelado para chatarra a finales de la década de 1930. ^{[ 71 ]}

En la Unión Soviética, el monorraíl de Lyskovsky, en la región de Nizhny Novgorod , fue diseñado por el ingeniero de la industria maderera Ivan Gorodtsov. En noviembre de 1934 se inauguró una línea tipo Lartigue de unos 50 km (31 millas) de longitud para conectar la aldea de Selskaya Maza con las aldeas de Bakaldy y Yaloksha, con el fin de transportar madera. Siguiendo este ejemplo, se construyó un monorraíl independiente de 42 kilómetros (26 millas) para carga y pasajeros desde la ciudad de Bor hasta la aldea de Zavrazhnoe, donde se explotaban bosques y turberas. El monorraíl de Lyskovsky dejó de funcionar en 1949.   

La empresa británica «Road Machines (Drayton) Ltd» desarrolló un sistema de monorraíl modular a nivel del suelo con segmentos de riel de 230 mm ( 9 pulgadas ) de altura y de 1,2 a 3,7 m ( 4 a 12 pies ) de longitud, que discurrían entre placas de soporte. El primer sistema se vendió en 1949 y se utilizó en aplicaciones industriales, de construcción y agrícolas en todo el mundo. La empresa cesó su actividad en 1967. ^{[ 72 ]} El sistema se adaptó para su uso en la película de James Bond de 1967 « Solo se vive dos veces ». Un ejemplo del sistema se encuentra en el Museo y Centro del Patrimonio de Amberley en Gran Bretaña. ^{[ 73 ]}    

Los sistemas muy pequeños y ligeros se utilizan ampliamente en las granjas para transportar cultivos como los plátanos. ^{[ 74 ] [ 75 ]} Desarrollados por primera vez en Japón, las versiones industriales de los carros para pendientes se utilizan en la agricultura en áreas de pendiente pronunciada, como los huertos de cítricos en Japón y los viñedos en Italia. ^{[ 76 ]} Un fabricante europeo afirma haber instalado 650 sistemas en todo el mundo. ^{[ 77 ]}

En la industria minera, se han utilizado monorraíles suspendidos debido a su capacidad para descender y ascender por túneles empinados mediante un sistema de cremallera y piñón. Esto reduce significativamente el costo y la longitud de los túneles, hasta en un 60 % en algunos casos, que de otro modo tendrían pendientes suaves para adaptarse a los vehículos de carretera o a los ferrocarriles convencionales. ^{[ 78 ] [ 79 ]}

Un monorraíl suspendido capaz de transportar contenedores de 20 y 40 pies completamente cargados ha estado en construcción desde 2020 en el puerto de Qingdao , cuya primera fase se puso en funcionamiento en 2021. ^{[ 80 ] [ 81 ]}