Un monorail est un système de transport guidé où la caisse du véhicule dépasse en largeur largement la voie unique, et où cette voie unique est un rail ou poutre rigide, c’est-à-dire pas un câble. On peut distinguer trois types selon la méthode utilisé pour stabiliser le véhicule :
en utilisant différentes techniques de propulsion et de sustentation (roues, coussin d'air, sustentation magnétique…).
Ce système est souvent utilisé pour transporter des voyageurs sur des itinéraires ou des circuits relativement courts (desserte d'aéroport, foire-exposition, par exemple). Le terme monorail peut aussi désigner le véhicule lui-même.
Le terme monorail désigne aussi un système de manutention (ou convoyeur) utilisé dans l'industrie pour déplacer des charges sur des rails fixés au plafond. Les charges peuvent être déplacées à la main ou le système peut être motorisé.
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En France, il semble que le premier monorail soit celui de Larmanjat dont une ligne fut mise en service entre Le Raincy et Montfermeil, en 1868. Le système comportait un seul rail de guidage pour des véhicules à 3 roues. La difficulté était déjà d'assurer que la roue de guidage reste sur son rail et le système n'eut pas grand succès.
Le monorail de Duchamp fut mis en service à l'exposition de Lyon en 1872 sur 1 km. Les wagons étaient à cheval sur la voie située à près de 4 m du sol et le principe de traction par câble était proche du téléphérique. Il transporta 3500 voyageurs par jour durant l'exposition.
Le monorail de Charles Lartigue dont le prototype roula en 1880 en Algérie pour transporter l'alfa fut sans doute le premier monorail fonctionnel sur grande distance soit 90km. Sur ce principe, une ligne de démonstration à traction vapeur fut réalisée à Londres en 1886 et une autre de 15km fut construite et exploitée en Irlande dans le comté de Kerry entre Listowel et Ballybunion de 1888 à 1924. Il donnait satisfaction mais sa fermeture fut une des conséquences de la guerre civile d'Irlande et malgré des études sur les possibilités de traction électrique, le système n'eut pas d'autres suites.
Le principe du monorail surplombant son rail central est utilisé sur les monorails développés par la société allemande ALWEG, comme ceux de l'aéroport de Tokyo Haneda ou de Seattle.
Cette typologie se retrouve également dans les parcs Disney aux États-Unis.
Trois systèmes ont été développés au début du XXe siècle, par Louis Brennan en Angleterre, Paul Fröhlich et Emil Falcke en Allemagne (financé par August Scherl, qui lui donnait le nom) et Piotr Schilovski, encore en Angleterre.
Le principe est connu de la bicyclette et la motocyclette, où la rotation des roues a déjà des effets stabilisateurs. Mais quand un cycliste peut faire des petits écarts pour rétablir son équilibre, un véhicule sur un rail rigide nécessite dans tous les cas un gyroscope séparé pour se tenir debout.
La stabilisation du monorail suspendu est simple : tout le véhicule, avec son centre de gravité, est situé au-dessous du point de sustentation.
Le monorail suspendu (Wuppertaler Schwebebahn) de Wuppertal, en Allemagne, qui date de 1901, est le plus ancien système de ce type encore en exploitation. Un autre existe à Dresde.
Ce type de monorail s'apparente à un téléphérique (avec un boggie circulant sur le rail et une cabine suspendue sous le rail de guidage, à l'image du chariot du téléphérique circulant sur son câble porteur). Sur celui de Dresde, les deux voitures sont d'ailleurs tractées par un câble et circulent en va et vient sur une ligne gravissant une pente. Ce dernier appareil constitue une étape intermédiaire de l'évolution des remontées mécaniques entre le funiculaire et le téléphérique à va et vient.
En 1965, un projet de ligne de 3 km est lancé entre Charenton-École et le carrefour de l'Échat à Créteil (repris depuis par la ligne 8 du métro de Paris). La technologie retenue est du type monorail suspendu. Le maitre d'œuvre est la société Société Anonyme Française d'Étude de Gestion et d'Entreprises (SAFEGE), les voitures sont fabriquées par Renault à Choisy-le-roi et propulsées par des moteurs produits par Alsthom à Tarbes.
Les voitures comportaient un escalier de secours rétractable logé sous la cabine et accessible par une trappe d'évacuation située dans le plancher.
Une voie d'essai de 1400 mètres fut construite sur le site de la société Baudin de Châteauneuf-sur-Loire, et fut même immortalisée dans le film de François Truffaut Fahrenheit 451.
Le système SAFEGE comporte un rail creux sous lequel sont suspendues les voitures. Les boggies du système de roulement sont internes au rail, donc à l'abri des intempéries[1]. Les roues des bogies sont équipées de pneumatiques, selon un principe identique au métro sur pneus (Ligne 1 du métro de Paris)[2].
La suspension des caisses aux bogies, problème délicat en raison des mouvements parasites de lacet, galot... similaires à ceux rencontrés dans la liaison bogies/ caisse du chemin de fer classiques fut conçue par l'ingénieur en chef de la SNCF André Mauzin grand spécialiste de ces questions[3].
Malgré l'avancement des études, le projet est abandonné en octobre 1966. La voiture prototype, après de multiples transferts, est stockée depuis lors sur la base militaire d'Orléans-Bricy par les soins de l'ARSATI[4].
Diverses réalisations ont vu le jour au Japon à partir du principe Safège. À Shonan, au sud-ouest de Tokyo, le Monorail Shōnan fonctionne avec une ligne de de 6,6 km depuis 1970. À Chiba City, une ligne de 15,5 km a été ouverte en 1988.
Le Siemens People Mover de Siemens est similaire au système SAFEGE en ce que tout contact entre cabine suspendue et le support se fait à l'intérieur d'une poutre creuse avec une fente au bas et par deux boggies de deux essieux à deux roues fixés à chaque cabine, ainsi n'étant pas un monorail au sens strict comme le Schwebebahn de Wuppertal; mais la poutre du SIPEM est plus petite que celle du système SAFEGE. Le "H" dans "H-Bahn" vient du mot allemand "hängend", c.a.d. suspendu.
Il y en a deux installations existantes en service.
La complexité des aiguillages du monorail, parfois avancée pour en montrer les limites, n'en est pas réellement une. Elle peut avoir différentes solutions, voir le site de la Monorail Society[5] décrivant des systèmes en exploitation.
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