Eine Einschienenbahn (englischMonorail) ist eine dem Passagier- oder Gütertransport dienende Bahn, die auf oder unter einem einzelnen schmalen Fahrweg („Schiene“, „Fahrbalken“) fährt. Dieser kann unterschiedliche Formen annehmen und aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Er ist meistens aufgeständert, kann aber auch ebenerdig oder in Tunneln verlaufen. Der Antrieb von Einschienenbahnen erfolgt meist mit Hilfe von Elektromotoren, obwohl auch mit dem Dampfantrieb und Verbrennungsmotoren experimentiert wurde. Einige wenige, wie die Schwebebahn Dresden, werden durch ein Seil von einer stationären Maschine angetrieben.
Alle Einschienenbahnen, die eine Bedeutung erlangt haben, fahren in stabilem Gleichgewicht auf oder unter ihrer formschlüssig umfassten Schiene. Dies wird beispielsweise damit erreicht, dass eine Reihe von Zwillingsreifen auf der Oberseite des Fahrbalkens und auf den Seiten je eine hohe und eine tiefe Reihe von Führungsreifen laufen.
Im Jahr 1821 ließ sich der Brite Henry Robinson Palmer ein Patent auf eine Einschienenbahn ausstellen. Nach diesem Patent wurde in Cheshunt, England, eine Bahn für den Ziegeltransport gebaut und am 25.Juni 1825 in Betrieb genommen. Die Fahrzeuge hingen unterhalb einer Schiene und wurden von einem Pferd gezogen. 1827baute der Eisenbahnpionier Friedrich Harkort in der deutschen Industriestadt Elberfeld (heute zu Wuppertal) eine Demonstrationsstrecke und in Ungarn bestand ab August 1827 zwischen Pest und Kőbánya eine 7,6 Kilometer lange Verbindung zum Transport von Baumaterialien.
1875 wurde in Algerien von dem französischen Ingenieur Charles Lartigue eine Einschienenbahn über eine Strecke von 90 Kilometern von Oran nach Damesne errichtet. Die Wagen dieser Bahn hatten ein Fahrgestell, an dem beiderseits Tragebehälter zum Transport von Espartogras befestigt waren. Die Wagen wurden von Maultieren gezogen. Der Betrieb dieser Bahn wurde bereits 1881 wieder eingestellt. Weitere Strecken dieser Lartigue-Einschienenbahn wurden auf einer Ausstellung 1886 in London und 1888 zwischen Listowel und Ballybunion (Listowel and Ballybunion Railway) im südwestlichen Irland mit speziellen Dampflokomotiven errichtet. Diese Bahn war 36Jahre bis 1924 in Betrieb und wird seit 2001 nach den alten Vorlagen wieder zum neuen Betrieb aufgebaut.
Um 1870 baute Unternehmer-Ingenieur Eugen Langen, Partner von Nicolaus Otto, in seiner Kölner Zuckerfabrik eine Einschienenbahn mit hängenden Wagen für den Gütertransport. 1893 ließ Langen in Deutz eine Demonstrationsstrecke mit einer Länge von 120m von der Firma Dortmunder Union bauen. Laut Denkschrift „eine Versuchsstrecke für die ‚Anlage einer elektrischen Hochbahn (Schwebebahn), System Eugen Langen‘“. Es gab eine Zweischienen- und später eine Einschienenvariante. 1897 verband der Monorail Lightning Express das Gelände der Kolonialausstellung in Tervuren mit dem etwa 10km entfernten Gelände der Weltausstellung in Brüssel und soll eine maximale Geschwindigkeit von 136 km/h erreicht haben. Zwischen 1898 und 1903 wurde zwischen Barmen, Elberfeld und Vohwinkel (heute zu Wuppertal) die Wuppertaler Schwebebahn nach diesem System gebaut. Am 24.Oktober 1900 fuhr Kaiser WilhelmII. mit seinem Gefolge vom Döppersberg bis nach Vohwinkel. Diese Hochbahn ist bis heute in Betrieb. Zudem stellte Langen 1895 seine Tropenbahn für den Einsatz in den Deutschen Kolonien in Afrika vor.
Um Fliehkräfte bei Kurvenfahrt gut aufzunehmen, wird bei Einschienenbahnen die Schiene leicht zur Kurven-Innenseite geneigt angelegt. Bei einer im Querschnitt voluminösen Schiene kann eine wie ein Reiter im Sattel aufsitzende Bahn Kippmomente, bzw. die Fliehkraft auf das Fahrzeug an die Schiene ableiten. Das erfolgt idealerweise über Formschluss, vor allem durch seitlich am Schienenprofil abstützende Räder, beispielsweise der Alweg-Schiene. Reibschluss rollender Räder gegen seitliche Kräfte wie bei Straßenfahrzeugen wären im Prinzip auch auf zylindrischen Rohrschienen möglich, haben jedoch hohen Reifenverschleiß und machen ein Lenken aller Räder gegen den Schlupf zur Seite nötig.
Von Magnetkräften abgesehen, kann die Stabilisierung auch durch die Schwerkraft erfolgen, nämlich dann, wenn der Zug nicht auf der Schiene sitzt, sondern von ihr nach unten hängt. Bedingung ist ausreichende Dämpfung gegen Pendeln und Schlingern längs des Zugs wie bei der Wuppertaler Schwebebahn.
Bauvorhaben lassen sich, da die Fahrwege aus vorgefertigten Fertigteilen montiert werden, recht schnell und unproblematisch verwirklichen; die Fahrbalken gliedern sich relativ gut in städtische Szenerien ein und die Bahnen können sogar in Gebäude eingeführt werden. Der Schattenwurf ist durch die schmalen, recht weit spannenden Träger geringer als beim Aufständern herkömmlicher Bahnen oder mehrspuriger nichtkonventioneller Spurfahrzeugsysteme.
Bei zweischienigen Bahnen ist zum Ausgleich der Zentrifugalkraft die Überhöhung der kurvenäußeren Schiene nötig. Die Überhöhung kann dabei immer nur für genau eine Geschwindigkeit optimal bemessen werden. Bei der einschienigen Hängebahn, wie in Wuppertal realisiert, ist die Bahn frei schwingend aufgehängt. Die Querneigung der Wagen entspricht in jedem Moment dem Einfluss der senkrecht (Schwerkraft) und seitlich wirkenden Kräfte. Neben dem verbesserten Komfort für die Fahrgäste ist dadurch die Kurvenfahrt mit unverminderter Geschwindigkeit ohne die Gefahr einer Entgleisung möglich.
Die Laufwerke sind, vor allem beim Safege-System, aber auch bei Sattelbahnen, verglichen mit konventionellen Eisenbahnen sehr gut vor Wettereinflüssen geschützt. Der Schneeräumaufwand ist bei Sattelbahnen sehr niedrig, bei Safege entfällt das Schneeräumen ganz (daher auch die Anwendungsbeispiele in kälteren Gegenden Japans). Beschleunigungs- und Bremsvermögen der meist elektrisch betriebenen und luftbereiften Fahrzeuge sind zumal bei recht geringer Geräuschentwicklung recht gut (vergleichbar mit luftbereiften Leicht-U-Bahnen etc.); das gute Steigvermögen durch große Adhäsion der Gummireifen und die geringen Kurvenradien durch das unkompliziert mögliche, starke Überhöhen von Bögen erlauben Trassierungen in sehr schwierigen Umgebungen.
Nachteile
Fahrweg und Fahrzeug von Einschienenbahnen stammen im Normalfall von einem Hersteller und sind nicht standardisiert. Damit ist der Aufbau von echtem Wettbewerb in Netzwerken (vgl. Bundesnetzagentur), in denen Fahrzeuge und Netzwerkinfrastruktur unterschiedlicher Hersteller und Betreiber nebeneinander existieren, nicht möglich. Neben der mangelnden Standardisierung der Systeme untereinander ist keine Übergangsmöglichkeit von und zur herkömmlichen Schiene (wie bei Tram-Train) oder zur Straße (wie beim Spurbus) gegeben. Der Einsatzbereich von Einschienenbahnen liegt deswegen vor allem im Bereich der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, insbesondere wenn größere Bereiche aufgeständert zu überqueren sind (Messen, Parks, Flughäfen).
Ein wirtschaftlicher Güterverkehr (jenseits von Kurierware oder Luftverkehrscontainern) ist bei den tatsächlich implementierten Systemen unmöglich, da diese wegen der zahlreichen, zumeist luft- oder vollgummibereiften Räder einen ausschließlichen Betrieb mit Triebwagen verlangen, besonders, wenn große Steigungen und/oder Überhöhungen vorliegen.
Weichen sind verhältnismäßig komplex und teuer. Es gibt verschiedene, unterschiedlich praktikable Biegeweichen- und Wechselweichenbauarten; erstere verbiegen den Fahrbalken, letztere tauschen durch Verschieben oder Rotieren einer Plattform einen starren geraden Fahrstrang gegen einen starren gekrümmten Strang aus. Auffahrbare Weichen sind in keinem Fall möglich.
Die Höchstgeschwindigkeiten sind bei den gummibereiften Bauarten relativ begrenzt. Der Schattenwurf, obwohl nicht so groß wie bei herkömmlichen Hochbahnen, ist nicht zu vernachlässigen. Die flexible Trassierbarkeit und das futuristische Design haben eine sehr starke optische Wirkung und führen je nach Standpunkt zu erheblichen Auswirkungen auf das Stadt- und Landschaftsbild.
Bedeutung und Marktsegment
Die enge (proprietäre) Verbindung zwischen Fahrweg und Fahrzeug, im Regelfall von einem Hersteller, erlaubt im Einzelfall spezielle Verbesserungen gegenüber standardisierten Rad-Schiene-Netzen, verringert aber die Erneuerungsfähigkeit bei realisierten Systemen und kann Zulieferermonopole bewirken.
Sowohl mit der seinerzeitigen Alwegbahn seit 1957 wie mit dem Transrapid war der Einstieg in den schnellen Fernverkehr geplant, bereits bei der Schwebebahn-Technologie wie später beim Aerobus war und ist die standardisierte Anwendung im Stadtbereich geplant.
Die entsprechenden Formatkrieg-ähnlichen Auseinandersetzungen im Netzwerkbereich gingen aber bislang alle unter großer Medienwirksamkeit und Anteilnahme der Öffentlichkeit zugunsten klassischer Rad-Schiene-Systeme aus. Selbst die längsten realisierten Einschienenbahnsysteme sind nicht mehr als Nischen und Insellösungen für Spezialfälle. Wichtig und herausragend sind auch (manchmal nur kurzfristige) Anwendungen für Weltausstellungen und Messen oder in Vergnügungsparks.
Neben den zahllosen mehr oder weniger komplizierten Bahnen, mit denen in Handwerks- und Industriebetrieben jeder Größenordnung sowie im Steillagenweinbau Güter aller Art transportiert werden, gibt es zahlreiche gut eingeführte öffentliche Einschienenbahnen auf der Welt (Parkbahnen u.Ä. sind nicht erwähnt); viele weitere sind geplant. Das längste geplante System in Tama, Japan, soll einmal eine Netzlänge von etwa 100Kilometer erreichen.[veraltet]
System Lartigue: Einzelne Vignolschiene als Fahrbahn, Fahrzeuge mit Stahlrädern mit beiderseitigen Spurkränzen (Doppelspurkranz) und beidseitig hängenden Lasten, Stabilisierung durch seitliche Führschienen.
System Ewing: Einzelne Vignolschiene als Fahrbahn, Fahrzeug mit Stahlrädern mit Doppelspurkranz, Stabilisierung durch Stützrad.
System Brennan: Einzelne Vignolschiene als Fahrbahn, Fahrzeug mit Stahlrädern mit Doppelspurkranz, Stabilisierung durch Kreiselsystem.
System ALWeG: Fahrbalken aus Beton oder Stahlprofil, mit rechteckigem Querschnitt (oft seitlich leicht sanduhrförmig eingezogen); eine Reihe Tragräder, insgesamt vier Reihen Führungsräder (alle luftbereift); Stromversorgung über seitlich bestrichene Stromschiene (Gleichstrom)
Bauart ALWeG: Fahrbalken 51–90cm breit und 88–220cm hoch; Drehgestelle; Tragräder unterhalb oder in der Kabine und zwillingsbereift; Fahrspannung 600V
Bauart Disney/Bombardier: Balkenbreite 66cm; keine Drehgestelle, Tragräder stattdessen vor und hinter den Kabinen festmontiert (kein freier Durchgang zwischen den Fahrzeugen) und nur einzeln bereift; Fahrspannung: 600V oder 750V
Bauart Hitachi: Fahrbalkenbreite 85cm, zwei statt nur einem Paar Tragreifen pro Drehgestell, neuere Bauserien mit hohem Fahrzeugboden, sodass die Tragräder den Fahrgastraum nicht zerklüften; Fahrspannung 1500V
Bauart Monorail Malaysia: Balkenbreite 80cm, Fahrspannung 750 oder 1500V
Bauart Bombardier: wie Disney/Bombardier, aber vollautomatisch
Kastenträger-Systeme: Fahrbalken aus rechteckigem Stahlprofil (selten Beton) mit mindestens einem überstehenden Flansch; Führungsräder greifen den Flansch von unten und die Balkenseiten von außen
Bauart Bombardier UM: Fahrbalken aus Stahl oder Beton
Bauart Intamin: Fahrbalken 60cm breit und 100cm hoch
Bauart Severn Lamb: Fahrbalken aus Stahl oder Spannbeton
Bauart Von Roll (mittlerweile via Adtranz und Bombardier an Alstom übergegangen): Fahrbalkenbreite 70cm, mit beidseitig je 12cm überstehendem Flansch, Balkenhöhe 83,2cm; jedem Paar Tragräder sind zwei von unten und je zwei von links und rechts greifende Führungsräder beigegeben; Fahrstrom 500V Wechselstrom (zwei von unten bestrichene Stromschienen)
T-Träger-Systeme: Fahrbalken mit umgekehrtem T-Profil, das heißt mit breitem Flansch unten (evtl. mit schmalem Flansch oben); das Fahrzeuggewicht ruht auf dem breiten unteren Flansch, nicht auf der Schmalseite
Bauart Eurotren Monoviga: Fahrbalken 190cm breit und 130cm hoch, Gelenkfahrzeuge mit zwei Tragrad- und zwei Führungsradpaaren pro Sektion; für Hochgeschwindigkeit Option, Stahl- statt Luftreifen und Linearmotor- statt Radantrieb zu verwenden
Bauart Urbanaut: Betonbalken von 100cm Breite mit einer speziellen profilierten Stahlführschiene; diagonal statt waagerecht angeordnete Führungsreifen; skalierbar vom langsamen Fahrzeug auf Vollgummireifen bis hin zur Magnetschwebebahn
High-Speed Monorail: einzeln aufgehängte Stahlräder, Linearmotorantrieb, hohe Geschwindigkeiten
Hohlträger-Systeme: Räder laufen im Innern eines unten offenen Kastenträgers; an den Rädergestellen hängen die Wagenkästen; Fahrstrom aus Stromschienen im Innern des Trägers (identisches Prinzip: Vorhangschienen mit Innenlaufrollen)
Bauart Langen II: Stahlräder laufen im Träger auf konventionellen Eisenbahnschienen
Bauart Aerorail: Stahlräder laufen im Träger auf konventionellen, meterspurigen Eisenbahnschienen
Bauart Skybus Metro: Stahlräder laufen im Träger auf konventionellen, normalspurigen Eisenbahnschienen
Bauart SAFEGE: Gummibereifte vierrädrige Drehgestelle laufen im Innern eines unten geschlitzten Kastenträgers; durch den Schlitz hindurch sind die Wagenkästen an den Gestellen aufgehängt; Fahrstrom aus Stromschienen im Innern des Trägers (identisches Prinzip: Vorhangschienen mit Innenlaufrollen)
Bauart SiemensSIPEM: sehr schmaler Träger, Hartgummireifen; (Beispiele: H-Bahn Dortmund, Skytrain am Flughafen Düsseldorf)
Doppel-T-Träger-Systeme: der Fahrbalken ist ein konventioneller vertikaler Doppel-T-Träger aus Stahl oder Beton
die meisten Werkstatt- und Industriehängebahnen (z.B. Einschienenhängebahnen im Bergbau)
Bauart Titan Global Systems: Hartgummi-Tragrollen auf dem unteren Flansch, Führungsrollen greifen den Steg von außen und den unteren Flansch von unten; Linearmotorantrieb, der auch Hubkraft erbringt und die Tragrollen damit stark entlastet
System Aerobus: Aluminiumschienen, die nach Hängebrückenart an Kabelkonstruktionen aufgehängt sind (Pylonenabstände bis 600m), werden von den Drehgestellen von außen umgriffen; zwei Reihen Tragräder
Hybridbauarten
Fahrzeuge sind einseitig so an den Fahrbalken gehängt, dass ein Balken beidseitig befahren werden kann
System Futrex: Fahrbalken mit dreieckigem Querschnitt (Basisbreite etwa 215cm, Höhe etwa 168cm) trägt beiderseits oben und unten je eine speziell profilierte Vignolschiene; auf den unteren Schienen laufen diagonal von oben außen Stahlräder mit nach innen gewölbten Laufflächen, auf den oberen Schienen von innen her greifende Vierergruppen von Laufrollen
System OTG HighRoad: massiver, umgekehrt T-förmiger Fahrbalken (etwa 198cm breit und 183cm hoch) mit nach am Rand nach unten gekröpftem Flansch über dem Steg; spurkranzlose Stahlräder laufen auf der Basis (tragend), an der Balkenseite (das Fahrzeug abstützend) und an der Innenseite des Oberflanschs (führend); das Fahrzeug ist durch Ausleger, die unter dem Oberflansch heraus führen, seitlich an die Fahrwerke gehängt; die Oberseite des Oberflanschs bleibt frei für Dienstfahrzeuge o.Ä.
Rohrschienenbahn, aus verzinktem Stahlrohr (auch 48,3 mm Durchmesser, nominell 1,5") oder Alu-Strangpressprofil (nur 60,3mm, „2Zoll“) entlang der mit umschlingenden, gefetteten Gleit-Haken Tierteile und Fleisch im Schlachthof transportiert und in den Lkw verladen wird.
Decken-Fördersysteme etwa in der Produktion von Autoteilen, wie Karosserien
Kuppelbare Gondelbahnen lassen die Gondeln im Stationsbereich verlangsamend auf einer Schiene rollen.
Geisterbahnwagen fahren zwar (vorne) entlang nur einer Schiene, die beidseitig – isoliert – die Betriebsspannung über Schleifkontakte liefert und den motorgetriebenen Wagen auch um enge Kurven lenkt, doch die Antriebs-Lufträder rollen auf dem Holzboden daneben
PatentEP2271535B1:Einschienengestell mit verbessertem Rollverhalten.Angemeldetam6.Februar 2009,veröffentlichtam23.August 2017,Anmelder:Bombardier Transportation GmbH,Erfinder:Peter Edward Timan, Friedrich Wilhelm Honegger.
12Einschienige elektrische Schnellbahn. In: Prometheus. Illustrierte Wochenschrift über die Fortschritte in Gewerbe, Industrie und Wissenschaft, Jg.11 (1899), Nr. 531, S. 166–169.
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