vignette|right|Le monorail de Kuala Lumpur. thumb|Le monorail de Moscou.
Un monorail est un système de transport guidé où les véhicules roulent sur une voie unique, un rail ou une poutre en béton. Par extension, le terme s'applique à tout type de véhicules utilisant un rail ou une poutre de guidage. Les véhicules monorail sont plus larges que la voie de guidage qui les supporte. Le terme monorail peut aussi désigner le véhicule lui-même.
On peut distinguer trois types selon le placement des véhicules :
en suspension sous le rail central, par exemple le monorail de Wuppertal à cheval sur un rail central, par exemple les monorails type Alweg circulant au-dessus de la voie de guidage, par exemple le monorail Urbanaut.
Dans les deux premiers cas, le rail de guidage est également voie de roulement ; dans le troisième cas le rail n'est que de guidage et le système peut utiliser différentes techniques de propulsion et de sustentation (roues, coussin d'air, sustentation magnétique…).
Les systèmes à câble ne sont pas considérés comme des monorails.
La quasi-totalité des monorails sont réalisés sur un parcours aérien, mais les monorails peuvent également fonctionner à niveau, en sous-sol ou dans des tunnels de métro.
Selon l' (APTA), le monorail est un système de transport en commun constitué de véhicules supportés et guidés par une seule voie de guidage (rail ou poutre). Les principaux types de monorail sont les suivants :
supportés, dans lequel les véhicules chevauchent la voie de guidage ou sont supportés latéralement par elle ;
en suspension, dans lequel les véhicules sont suspendus directement sous la voie de guidage (monorail symétrique) ou d’un côté (monorail asymétrique).
Les monorails sont stabilisés par un gyroscope, des rails aériens ou des roues de guidage latérales des deux côtés de la poutre.
Les utilisations du monorail La palette des utilisations des systèmes de monorail est très large, allant des systèmes hectométriques à vitesse lente (par exemple les navettes panoramiques des parcs zoologiques) aux systèmes de longues distances à grande vitesse (par exemple le projet d'aérotrain).
Dans le transport de passagers, le système de monorail est souvent utilisé comme une navette avec d'autres systèmes sur des itinéraires ou des circuits relativement courts (desserte d'aéroport ou de quartier), en navette interne (aéroport, parcs d'attraction, foire-exposition, par exemple), parfois pour la durée limitée d'un événement, plus rarement comme un système de métro.
Un système de monorail peut également être utilisé comme transport d'objets, par exemple dans l'industrie comme système de manutention (ou convoyeur) pour déplacer des charges sur des rails fixés au plafond. Les charges peuvent être déplacées à la main ou le système peut être motorisé.
Les technologies du monorail
Le monorail à cheval sur rail central thumb|Monorail Lartigue en Irlande- 1888 Le monorail de Duchamp fut mis en service à l'exposition de Lyon en 1872 sur . Les wagons étaient à cheval sur la voie située à près de 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 . Sur ce principe, une ligne de démonstration à traction vapeur fut réalisée à Londres en 1886 et une autre de 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. Charles Lartigue construisit une autre ligne entre Feurs et Panissières dans le département de la Loire. Malheureusement, la construction plus légère que celle de l'Irlande et le caractère montagneux du tracé, ne permit pas sa mise en service malgré trois années d'essais infructueux. La ligne fut démontée et est, aujourd'hui, un sentier de randonnéesLe monorail de Feurs à Panissières éditions Amis du Rail du Forez 978-2-9515606 .
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.
Le monorail suspendu La stabilisation du monorail suspendu est simple : tout le véhicule, avec son centre de gravité, est situé au-dessous du point de sustentation.
Le vrai monorail suspendu thumb|left|Wuppertaler Schwebebahn thumb|Wuppertaler Schwebebahn croisant une rue, avec une vue claire sur les boggies 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 (Schwebebahn Dresden).
Ce type de monorail s'apparente à un téléphérique (avec un bogie 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.
Le monorail suspendu à deux ornières
On connait le principe des tringles rail pour suspendre des rideaux ou voilages : un rail creux dans lequel roule une paire de rouleaux auxquels est suspendu le rideau à travers une fente dans le bas du rail. La technologie de type SAFEGE
thumb|upright=0.5|left|Coupe de principe d'un rail du système SAFEGE. thumb|Monorail Shōnan à Kamakura (préfecture de Kanagawa), Japon. Voir le système d'aiguillage.
Le système SAFEGE, du nom de l'entreprise Société Anonyme Française d'Étude de Gestion et d'Entreprises (SAFEGE), comporte un rail creux sous lequel sont suspendues les voitures. Les bogies du système de roulement sont internes au rail, donc à l'abri des intempériesCette caractéristique explique son implantation dans les pays soumis à la neige et au gel.. Les roues des bogies sont équipées de pneumatiques, selon un principe identique à celui du métro sur pneus (Ligne 1 du métro de Paris)Michelin faisait partie du projet et participait au capital de SAFEGE..
La suspension des caisses aux bogies, problème délicat en raison des mouvements parasites de lacet, galop... similaires à ceux rencontrés dans la liaison bogies / caisse du chemin de fer classique fut conçue par l'ingénieur en chef de la SNCF André Mauzin, grand spécialiste de ces questionsINPI, espacenet, n°FR1275619.
En 1965, un projet de ligne de est lancé entre Charenton - Écoles 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 maître d'œuvre est SAFEGE, les voitures étant fabriquées par Renault à Choisy-le-Roi et propulsées par des moteurs produits par Alstom 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 fut construite sur le site de la société Baudin de Châteauneuf-sur-Loire, immortalisée dans le film de François Truffaut Fahrenheit 451.
Malgré l'avancement des études, le projet est abandonné en . La voiture prototype, après de multiples transferts, est stockée depuis lors sur la base militaire d'Orléans-Bricy par les soins de l'ARSATIAssociation pour la Réhabilitation du Système Aérotrain et des Transports Innovants (aujourd'hui dissoute).
Diverses réalisations ont vu le jour au Japon à partir du principe SAFEGE. À Shōnan, au sud-ouest de Tokyo, le Monorail Shōnan fonctionne avec une ligne de depuis 1970. À Chiba, un réseau de deux lignes pour une longueur totale a été ouvert en 1988.
SIPEM ou H-Bahn thumb|H-Bahn de Dortmund devant une bifurcation
Le Siemens People Mover (SIPEM) 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 bogies de deux essieux à deux roues fixés à chaque cabine, ainsi n'étant pas un monorail au sens strict comme la 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", ce qui signifie "suspendu".
Il y en a deux installations existantes en service, la première sur le campus de l'université technique de Dortmund portant la désignation H-Bahn, l'autre nommé SkyTrain de Düsseldorf liant l'aéroport international de Düsseldorf avec des parkings et la gare de l'aéroport de Düsseldorf.
Les systèmes à propulsion magnétique Plusieurs inventeurs se succèdent dans la première moitié du pour imaginer la technologie de la sustentation magnétique et déposer les premiers brevets. C'est Eric Laithwaite qui en 1950 est l'inventeur de la sustentation magnétique tandis que l'Aérotrain utilise un coussin d'air. En 1966 James Powell et Gordon Dandy obtiennent le premier brevet pour le Maglev. En 1968 James Powell perfectionne la sustentation magnétique par aimants et dessine le prototype d'un chemin de fer magnétique.
Avantages et inconvénients des monorails
Avantages
Inconvénients La complexité des aiguillages du monorail : chaque aiguillage fait partie d'un pont transbordeur ou d'une plaque tournante qui nécessite la mise en mouvement (par translation ou retournement) d’un ensemble massif comprenant un ou deux tronçons de poutre, ce qui implique un temps de manœuvre important. Différentes solutions existent à cette difficulté, voir le site de la Monorail SocietySite de la « Monorail Society» décrivant des systèmes en exploitation.
Les organes de roulement - guidage nécessite plus de roues, engendrant souvent du bruit et un inconfort pour les passagers dans les courbes.
L'évacuation des passagers en ligne, en cas de panne, d'accident ou d'incendie, est également rendue difficile, voire impossible, par l'absence de passerelles d'évacuation. Lorsqu'une obligation de parcours d'évacuation protégé est inscrite dans les normes concernant les transports urbains guidés, toute implantation de monorail devient difficile du fait des coûts supplémentaires nécessaires. Dans la plupart des cas, la procédure lorsqu'une rame s'arrête pour cause d'urgence est d'amener une rame de secours sur place afin d'effectuer le transfert des passagers de véhicule à véhicule, mais cette méthode est lente et peut se révéler imprécise et anxiogène pour les voyageurs.
Histoire des monorails
Des débuts difficiles, à cheval et à vapeur, surtout au sol et pour le transport de marchandises L'histoire du monorail remonte au début du lorsqu'en 1815 Joseph von Baader (1763-1835) obtient un brevet pour la construction de voies ferrées avec un ou deux rails dans le but d'obtenir un bon guidage et de diminuer la friction. Les premiers monorails sont tirés par des chevaux, le plus souvent utilisés pour des transports de marchandises. En 1824 Henry Robinson Palmer (1795-1844), ingénieur de la Compagnie des docks de Londres, obtient un brevet pour un monorail suspendu pour marchandises. C'est Henry Robinson Palmer qui en 1825 fera construire un monorail à Cheshunt pour le transport de briques, mais aussi pour des passagers, une première mondiale. Divers monorails à vapeur seront construits dans le monde à la suite, essentiellement pour le transport de marchandises. Ces véhicules monorails roulaient au sol.
Les débuts de l'ère électrique Toujours au sol, les premières expériences de monorails électriques se situent en 1884, à Paris et à New-York. Le premier monorail suspendu au monde est, en 1886, le Enos Electric Railway à Greenville (New Jersey), mais il n'aura pas de suite immédiate.