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Monorotaia

tipologia di trasporto ferroviario
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Una monorotaia è un sistema di trasporto ferroviario di passeggeri o merci dove un veicolo viaggia sopra (ferrovia a sella ) o sotto (ferrovia sospesa) un'unica sede stretta (trave) con una traiettoria vincolata. La trave può assumere forme diverse ed essere fatta di diversi materiali. Nella maggior parte dei casi è sopraelevata, ma può correre anche a livello del terreno o in tunnel. Sostegno e trazione sono assicurati da una serie di ruote generalmente dotate di pneumatici che agiscono sopra e ai lati della trave, rispettivamente ruote portanti e ruote guida. La locomozione dei mezzi delle monorotaie avviene generalmente tramite elettromotrici, anche se sono stati sperimentati motori a vapore e a combustione interna. La Schwebebahn di Dresda, classificabile come ferrovia sospesa, viene azionata con un cavo come una funivia.

Storia

Applicazioni abbandonate

Nel 1821 Henry Robinson Palmer fece pubblicare un brevetto su una monorotaia. Secondo questo brevetto fu costruita a Cheshunt, in Inghilterra, una ferrovia per il trasporto di mattoni e attivata il 25 giugno 1825. I vagoni pendevano da una rotaia posta in alto e venivano trainati da un cavallo.

Nel 1886 il capitano Meigg realizzò come prova un veicolo che si muoveva su una sola rotaia ma il progetto venne abbandonato[1].

Nel 1907 l'ingegnere inglese Louis Brennan (1852 – 1932) sviluppa una monorotaia che si sposta su ruote d'acciaio a doppio bordino su una singola rotaia Vignoles e che viene attivamente stabilizzata su sistema giroscopico[2]. Di questi vi era nel 1910 un modello in misura ridotta come anche un allegato dimostrativo di dimensioni reali a Whitecity / Londra. Vi è stato anche un tentativo di introdurre in Germania questo tipo di trasporto su rotaia, per il quale si impegnarono il noto editore berlinese August Scherl e il consigliere federale del circondario degli Alti Tauni, il cavaliere von Marx. Il progetto monorotaia alle pendici dei Tauni tuttavia fu interrotto ancora prima di una decisione e ulteriori progetti non ve ne furono. Bernhard Kellermann immortalò una tale ferrovia nel suo romanzo fantascientifico "Der Tunnel" (1913).

Un'altra monorotaia fu quella situata nel Bronx di New York, attivata nel 1910 e chiusa nel 1919 e chiamata Pelham Park and City Island Railway.

 
Monorotaia Palmer
 
Monorotaia Brennan
 
Monorotaia Pelham Park and City Island Railway

Sistema Ewing

Il sistema Ewing fu in tipo di monorotaia sviluppata dall'inventore inglese W. J. Ewing negli ultimi anni del diciannovesimo secolo a partire da un'idea proposta nel 1868 dal William Thorold, un ingegnere civile inglese di Norwich, nel Norfolk[3], in occasione di una conferenza alla British Science Association. Il sistema prevedeva che la maggior parte del peso ricadesse sulle ruote di tipo ferroviario insistenti sulla rotaia centrale, mentre l'equilibrio sarebbe stato garantito da ruote esterne che corressero non vincolate su una normale strada. L'unica applicazione di questo tipo fu la Patiala State Monorail Trainways, una monorotaia situata nel Punjab in India che fu attiva dal 1910 al 1927. La locomotiva e i vagoni erano formati da ruote che insistevano nella rotaia centrale e da altre due ruote esterne per mantenere l'equilibrio. La monorotaia è conservata, funzionante a scopo dimostrativo, al National Rail Museum di Nuova Delhi. Lo stesso sistema era già stato usato in Francia per la monorotaia Larmanjat nel 1868[4].

Un'applicazione moderna simile è il sistema Translohr.

 
La Patiala State Monorail Trainways, ferrovia monorotaia tipo Ewing
 
Monorotaia Larmanjat

Questi tipi di infrastrutture utilizzavano tutte una sola rotaia generalmente d'acciaio e differiscono dalle monorotaie attualmente in funzione. Le moderne monorotaie sono normalmente realizzate con travi (definite rotaie) in cemento e con tralicci metallici. I veicoli possono correre o a cavallo sopra la trave (ferrovie a sella) o appesi inferiormente (ferrovie sospese). Sostegno e trazione sono assicurati da una serie di ruote dotate di pneumatici che agiscono sopra (le ruote portanti) e ai lati (le ruote guida) della trave nel caso delle ferrovie a sella. Nelle ferrovie sospese il rotabile non ha alcun contatto continuo con il suolo essendo vincolato ed appeso in alto ad una sola rotaia posta su una struttura portante elevata rispetto alla superficie stradale.

Ferrovia a sella

La prima ferrovia a sella fu la General LeRoy Stone's Centennial monorail realizzata negli USA nel 1876 e chiusa nel 1879 a causa di un deragliamento dovuto all'esplosione del motore a vapore. Il veicolo era dotato di tre ruote metalliche che insistevano su tre rotaie ferroviarie, una, quella portante, posta sulla sommità della trave e le altre due, con la funzione di guide, poste lateralmente formando una struttura a forma di A[5].

Nel 1880 in Algeria l'ingegnere francese Charles Lartigue fece costruire una monorotaia, simile alla General LeRoy Stone, su un tragitto di 90 km. I vagoni di questa ferrovia avevano un carrello al quale ad entrambe le parti erano stati allacciati contenitori per il trasporto di spartocellulosa. La trazione era animale. Tratti ulteriori di questa monorotaia di Lartigue vennero costruiti con speciali locomotori a vapore per una mostra nel 1886 a Londra e nel 1888 tra Listowel e Ballybunion nel sudovest dell'Irlanda. Questa ferrovia è stata attiva per 36 anni fino al 1924 e dal 2001 è stata riattivata, a scopo dimostrativo, secondo i vecchi progetti.

  Lo stesso argomento in dettaglio: Monorotaia Lartigue.

William Boyes nel 1911 realizzo a Seattle un impianto dimostrativo di una ferrovia a sella con le rotaie di guida in legno poste sopra e lateralmente alla trave sopraelevata. I veicoli potevano raggiungere una velocità massima di 30 km/h. Il progetto non venne però sviluppato[6].

Nel 1914 venne realizzata a Genova, in occasione dell'Esposizione Internazionale intitolata Igiene, Marina e Colonie, una ferrovia a sella, chiamata Telfer, smantellata negli anni successivi.

Le ferrovie a sella moderne sono nate nel dopoguerra (dal 1950) con il primo sistema Alweg. Tra le prime monorotaie costruite con il sistema Alweg vi è la monorotaia di Torino oggi smantellata.

 
Monorotaia Lartigue
 
Monorotaia di Torino
 
Ferrovia a sella Alweg

Ferrovia sospesa

Nel 1901 venne aperta al pubblico la Wuppertaler Schwebebahn, ancora attiva, la quale riprendeva un progetto del 1887 della Enos Electric Company di Greenville nel New Jersey.

La monorotaia Bennie Railplane fu costruita come una ferrovia sospesa. Quest'ultima venne costruita dall'ingegnere George Bennie nel 1930 ed era un veicolo che si muoveva su una rotaia sospesa costruita presso Milngavie (Glasgow). La propulsione era affidata a una coppia di eliche, anteriore e posteriore, da 2,7 metri di diametro, e l'oscillazione era controllata con un secondo binario inferiore. Era nato per collegare Londra e Glasgow alla velocità di 220 km/h senza bisogno di gallerie, ma Bennie andò in bancarotta prima di completare il progetto. La linea di prova costruita venne smantellata nel 1941 e l'unico veicolo costruito venne rottamato negli anni Sessanta.

Il sistema SAFEGE venne sviluppato a partire dal 1960.

Altri sistemi furono poi sviluppati tra i quali il SIPEM della Siemens.

 
Wuppertaler Schwebebahn
 
Ferrovia sospesa con sistema SAFEGE di Shonan
 
Ferrovia sospesa con sistema SIPEM di Dortmund

Tranvie su gomma

Attualmente esistono infrastrutture dotate di una sola rotaia ferroviaria (e per questo motivo definite impropriamente monorotaie): le cosiddette tranvie su gomma Translohr e Bombardier GLT sviluppate a partire dalla fine del 20° secolo.

Vantaggi

 
Monorotaia nel parco di divertimenti Epcot della Disney

Il principale vantaggio delle monorotaie è che i veicoli normalmente sono sopraelevati e circolano in questo modo senza interferire con la sede stradale. Questo evita completamente incidenti con il traffico stradale e rende possibile un'affidabilità raggiungibile soltanto con le metropolitane sotterranee, con un costo sovente più ridotto. Dal punto di vista estetico, per il viaggiatore, c'è il fascino decisamente futuristico e l'effetto della visuale proprio soltanto delle monorotaie.

La costruzione è relativamente veloce e senza problemi, dato che il piano ferroviario viene montato con elementi prefabbricati; le travi ferroviarie si inseriscono, a parere di alcuni, abbastanza bene in scenari cittadini e le ferrovie possono essere introdotte addirittura dentro agli edifici. I costi di costruzione di monorotaie oscillano circa tra i 25 e i 60 milioni di Euro al km, decisamente meno rispetto a metropolitane sotterranee.

Essendo piuttosto stretta la trave genera una zona d'ombra decisamente ridotta rispetto ad un sistema ferroviario convenzionale o ad una strada sopraelevata.

I carrelli sono, soprattutto nel sistema SAFEGE, ma anche nelle ferrovie a sella molto ben protette dagli agenti atmosferici in confronto alle ferrovie tradizionali.

I mezzi sono dotati di ruote con pneumatici e sono normalmente a trazione elettrica, questo consente di generare poco rumore e di ottenere nel contempo buone capacità di frenatura, di accelerazione e la possibilità di superare pendenze piuttosto accentuate.

È possibile ottenere raggi di curvatura molto più ridotti rispetto a quelli ottenibili nelle ferrovie tradizionali.

È praticamente impossibile per una monorotaia deragliare.

Svantaggi

È estremamente difficile realizzare degli scambi (deviatoi) su una monorotaia. Inoltre la loro presenza sarebbe estremamente pericolosa in quanto eventuali malfunzionamenti porterebbero facilmente alla caduta del mezzo.

Non esistono al momento standard dimensionali. In pratica con l'esclusione di alcuni impianti in Giappone ogni linea adotta proprie soluzioni rendendo impossibili economie di scala nella costruzione dei componenti.

In caso di emergenza è molto difficile evacuare i mezzi in quanto facilmente gli stessi si troveranno ad una notevole altezza da terra. La realizzazioni di un marciapiede per l'evacuazione dei mezzi aumenta i costi e l'impatto paesaggistico della linea. In tal senso è però ipotizzabile l'utilizzo di scivoli di emergenza come sugli aerei.

Sistemi di costruzione

 
Ferrovia a sella Alweg

Ferrovie di tipo verticale (Ferrovie a sella)

  • Sistema ALWEG: Travi ferroviarie in cemento armato o profilo d'acciaio, con taglio trasversale ad angolo retto (spesso stretto lateralmente leggermente a forma di clessidra); una fila di ruote portanti, in totale quattro file di ruote conduttrici (tutte pneumatiche); Fornitura di corrente elettrica su una rotaia percorsa da corrente e applicata lateralmente (corrente continua)
    • Sistema di costruzione di una ferrovia Alweg: Travi ferroviarie di 51-90 cm di larghezza e di 88 fino a 220 cm di altezza; Carrelli; ruote portanti sotto o nella cabina e gommato con pneumatici gemelli; tensione di alimentazione 600 V
    • Sistema di costruzione Monorail Malaysia: larghezza delle travi 80 cm, tensione di alimentazione 750 o 1500 V
    • Sistema di costruzione Hitachi: larghezza delle travi 85 cm, due anziché una sola coppia di pneumatici portanti per carrello, serie di costruzioni più recenti con pavimento alto affinché le ruote portanti non permettano fessure nel vano viaggiatori; Tensione di alimentazione 1500 V.
    • Sistema di costruzione Disney/Bombardier: Larghezza delle travi 66 cm; nessun carrello, ruote portanti montate strette davanti e dietro alle cabine (nessun passaggio libero tra i veicoli) e solo singolarmente pneumatiche; Tensione di alimentazione: 600 V o 750
    • Sistema di costruzione Bombardier: come Disney/Bombardier, ma completamente automatico
  • Sistemi portanti: Travi ferroviarie in profilo d'acciaio ad angolo retto (raramente cemento armato) con almeno una flangia sporgente; Ruote conduttrici intaccano la flangia da sotto e i lati delle travi da fuori
    • Sistema di costruzione Bombardier giri/1': Trave ferroviaria in acciaio e cemento armato
    • Sistema di costruzione Intamin: Trave ferroviaria 60 cm di larghezza e 100 cm di altezza (applicato alla Monorotaia di Mosca)
 
Monorotaia di Mosca: ferrovia a sella con sistema Intamin
    • Sistema di costruzione Severn-Lamb: Trave ferroviaria in acciaio o cemento armato precompresso
    • Sistema di costruzione Von Roll (nel frattempo passato via Adtranz a Bombardier): Larghezza della trave ferroviaria 70 cm, con flangia sporgente da entrambi i lati rispettivamente di 12 cm, altezza della trave di 83,2 cm; ad ogni coppia di ruote portanti sono aggiunte due ruote portanti intaccanti da sotto e due da destra a sinistra ciascuna; Corrente di trazione 500 V corrente alternata (due rotaie percorse da corrente verniciate dal basso)
  • Sistemi di travi a T: trave ferroviaria con profilo a T rovesciato, cioè con flangia larga sotto (eventualmente con flangia larga sopra); il peso del veicolo si posa sulla flangia larga inferiore, non sul lato ristretto
    • Sistema di costruzione Eurotren Monoviga: Trave ferroviaria di 190 cm di larghezza e 130 cm di altezza, veicoli snodabili con 2 ruote portanti e 2 coppie di ruote conduttrici per sezione; per l'opzione dell'alta velocità, si devono usare ruote in acciaio anziché gommati e motore lineare anziché una trazione a ruota.
    • Sistema di costruzione Urbanaut: travi in cemento armato di 100 cm di larghezza con una speciale rotaia sagomata di conduzione in acciaio; pneumatici di conduzione di ordine diagonale anziché orizzontale; graduabile dal veicolo lento su gomme piene fino alla ferrovia oscillabile
    • High-Speed Monorail: singole ruote in acciaio sospese, trazione di motore lineare, alte velocità

Sistemi di costruzione sospesi (Ferrovia sospesa)

  • Sistema SAFEGE: carrelli a quattro ruote circolano all'interno di una trave scatolata con una fessura posta al di sotto; le scatole sono appese all'intelaiatura attraverso la fessura; corrente di trazione dalle rotaie percorse da corrente all'interno del contenitore (esempi: Chiba Urban Monorail e Shonan Monorail)
    • Sistema di costruzione Aerorail: I carrelli viaggiano nella travatura su rotaie convenzionali a scartamento di 1000 mm; tensione in corsa di 750 V corrente continua
    • Sistema di costruzione Mitsubishi: Sezione trasversale di travatura di corsia di 186 cm x 189 cm, carrelli a ruote pneumatiche; tensione in corsa 1500 V corrente continua
    • Sistema di costruzione Siemens SIPEM: travatura molto ristretta, pneumatici a gomma piena; Tensione in corsa 380 V Corrente trifase (esempi: H-Bahn di Dortmund, Skytrain all'aeroporto di Düsseldorf)
  • Sistema di travi a doppia T: la trave ferroviaria è una trave convenzionalmente verticale a doppia T in acciaio o cemento armato
    • La maggior parte dei sistemi su rotaia da officina o sospesi
    • Sistema di costruzione Titan Global Systems: rulli portanti in gomma dura sulla flangia inferiore, i rulli portanti intaccano la passerella da fuori e la flangia inferiore da sotto; trazione di motore lineare, che apporta forza di accelerazione e sgrava così facendo i rulli portanti
  • Sistemi a bordino doppio: ruote in acciaio con un bordino doppio viaggiano su un binario in acciaio singolo
  • Sistema Aerobus: rotaie in alluminio appese a costruzioni a cavo secondo la modalità di ponte sospeso (Distanze fra piloni fino a 600 m), vengono attorniate dai carrelli dall'esterno; due file di ruote portanti.
 
Particolare delle ruote del sistema SAFEGE all'interno della trave. Dalla fessura esce il palo agganciato al veicolo
 
Ferrovia sospesa allo Zoo di Ueno, Tokyo, sistema Langen
 
Particolare delle ruote in acciaio e del binario anch'esso in acciaio del sistema Langen della Wuppertaler Schwebebahn
 
Un aerobus sperimentale a Dietlikon, in Svizzera, nel 1974

Sistemi di costruzione ibridi

I veicoli sono così attaccati da un solo lato alla trave ferroviaria, che può essere percorsa su entrambi i lati

  • Sistema Futrex: Travi ferroviarie con taglio trasversale triangolare (lunghezza di base di circa 215 cm, altezza di circa 168 cm) portano su entrambi i lati sopra e sotto ciascuno una rotaia di tipo Vignole sagomata per lo scopo; sulle rotaie inferiori viaggiano diagonalmente dall'alto verso l'esterno ruote in acciaio con superfici di percorso concave, sulle rotaie superiori intaccanti dall'interno verso l'esterno quattro gruppi rullanti
  • Sistema OTG HighRoad: trave ferroviaria piena a forma di T rovesciata (circa 198 cm di larghezza e 183 cm di altezza) con una flangia ai bordi piegata a gomito verso il basso sopra alla passerella; ruote in acciaio senza bordini viaggiano sulla base (portante), sul lato della trave (di sostegno al veicolo) e sul lato interno della flangia superiore (conduttrice); il veicolo è attaccato lateralmente ai carrelli tramite travi a sbalzo che conducono verso l'esterno sotto la flangia superiore; il lato superiore della flangia superiore rimane libero per veicoli di servizio, ecc.

Monorotaie a levitazione

Vengono definite rotaie a levitazione quei sistemi che durante la corsa principalmente non toccano la rotaia, come la ferrovia a levitazione magnetica, il Transrapid, la M-Bahn di Berlino e la ferrovia a levitazione su cuscinetto d'aria, l'Aérotrain.

Sistemi esistenti in Europa

Paese Città Articolo Apertura Lunghezza totale
Germania Dresda Schwebebahn di Dresda 1901 0,274 km
Dortmund H-Bahn 1984 3,6 km
Düsseldorf SkyTrain all'aeroporto 2002 2,5 km
Francoforte sul Meno SkyLine all'aeroporto 1994 2,0 km
Wuppertal Wuppertaler Schwebebahn 1901 13,3 km
Gran Bretagna Londra London Gatwick 1988  
Russia Mosca Monorotaia di Mosca 2004 5 km

Sistemi esistenti in Asia

Paese Città Articolo Apertura Lunghezza totale Produttore
Cina Chongqing 2005 17,4 km Alweg
Shenzhen 1998 4,4 km Intamin
Weihai 2006 4,2 km Aerobus
Indonesia Giacarta vorr. 2005 27 km Hitachi
Giappone Chiba Monorotaia Chiba 1988 15,5 km SAFEGE
Hiroshima Monorotaia Hiroshima 1998 1,3 km Seilbahnsystem
Okinawa Monorotaia Okinawa 2003 12,8 km
Inuyama Monorotaia Inuyama 1962 1,1 km Alweg
Kamakura Monorotaia Shonan 1970 6,6 km SAFEGE
Kitakyūshū Monorotaia Kitakyūshū 1985 8,8 km Hitachi
Naha Monorotaia Naha 2003 12,8 km Hitachi
Ōsaka Monorotaia Osaka 1990 23,8 km Hitachi
Tama Monorotaia Tama Toshi 1997 16 km Hitachi
Tokio Monorotaia di Tokyo 1964 16,9 km Alweg
Tokio Monorotaia Ueno-Zoo 1958 0,3 km Sistema di costruzione Langen
Urayasu Maihama Resort Line 2001 5,0 km Hitachi
Kazakistan Almaty 2009 40 km (?)
Malaysia Kuala Lumpur 2003 8,6 km Hitachi
Putrajaya 2004 - ritardo 18 km Monorail Malaysia
Singapore Insel Sentosa 2004 2,1 km Hitachi Small

Osaka ha il più lungo sistema del mondo con 23,8 km.

Sistemi esistenti in Australia e in America

Paese Città Articolo Apertura Lunghezza totale Produttore
Australia Sydney 1988 3,6 km Von Roll Typ III
Brasile Pocos de Caldas Ferreira 1990 6 km
USA Jacksonville Skyway 1997 7,0 km Matra
Las Vegas 1995, 2004 espansa 6,3 km Bombardier
Newark 1995 4,8 km Von Roll
Seattle 1962 1,5 km Alweg
Tampa 1991 1 km Bombardier

L'elenco contiene anche le monorotaie in costruzione e in progetto, limitatamente ai progetti in fase di approvazione definitiva. Il Transrapid di Shanghai è stato tralasciato perché si tratta tecnicamente di una monorotaia, ma non viene trattato normalmente con le altre monorotaie ed ha anche un'altra finalità.

Sistemi soppressi

(da completare)

  • Giappone:
    • Nara Dreamland (1961-??)
    • Yomiuri Land, Tokio (1964-1988), Sistema Hitachi-Alweg
    • Higashiyama Park, Nagoya (1964-1974), Sistema Safege
    • Mukogaoka-Yuen, Kawasaki (1965-2001), Sistema Lockheed
    • Himeji (1965-1974), System Lockheed
    • Yokohama Dreamland (1966-1967)

Note

  1. ^ Pag. 13
  2. ^ http://www.dself.dsl.pipex.com/MUSEUM/LOCOLOCO/brennan/brennan.htm
  3. ^ Norfolk Chronicle, 12 September 1868
  4. ^ http://www.dself.dsl.pipex.com/MUSEUM/LOCOLOCO/lisbontramway/lisbontramway.htm
  5. ^ Pag. 8
  6. ^ Pag. 19

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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