齒軌鐵路

齒軌鐵路是一種。一般鐵路可以攀爬的斜坡坡度約為4%至6%，間中亦可越過短的9%路段。齒軌鐵路在普通路軌中間的軌枕上，另外放置一條特別的齒軌。行走齒軌鐵路的機車，配備了至少一個齒輪，通过齿轮与齒軌的嚙合，克服了黏著力不足的問題，机车因此能够爬上坡度達48%（約25.641度）的陡峭斜坡。

 種類 
齒軌鐵路有以下几类：

Riggenbach 系統：使用形似梯子的齒軌——齒軌由多塊鋼板組成，中間每隔固定距離由圓柱連結。這種齒軌發明最早，缺點是制造及維護成本高昂，且轉轍器構造複雜。
這種齒軌亦稱 Marsh 系統，因為美國人 Sylvester Marsh 同時在華盛頓山的登山鐵路中發明了相同的設計。

Abt 系統：得名于该系统的发明者——瑞士工程師卡爾·羅曼·阿布特（Carl Roman Abt）。1882 年，阿布特在鋼條上以機器銑切出垂直方向的齒槽，將兩到三條齒軌安裝在普通鋼軌之間，再将相邻的齒軌錯開一段距离Roman Abt, Permanent Way for Mountain Railways, , September 11, 1883，由此设计出 Abt 系统。在 Abt 系統中，機車的動力齒輪由多组相互错开的齿轮组成，一个齒輪组同时與多条齒軌持續嚙合Roman Abt, Locomotive, , April 13, 1886.；齒輪组可以裝在机车导向轮所在的车軸上，也可以独立設置。西海岸荒野鐵路（West Coast Wilderness Railway）的蒸汽機車，以及尼爾吉里山鐵路的「X」級機車，均为设有独立齿轮组的 Abt 系統机车。
阿布特原先任職於里根巴赫（Riggenbach）位於奧爾滕（Olten）的工廠，以及由其发展而来的 IGB 齒軌機車公司；在设计出 Abt 系统之后，他于 1885 年創立了自己的公司。
雖然 Abt 系統相较于 Riggenbach 系統，在同等長度之下齒軌重量較輕、建造成本較低，但 Riggenbach 系統更為耐磨。
首先使用 Abt 系統的是德國的哈爾茨鐵路（Harzbahn），於 1885 年通車。日本鐵路橫川至輕井澤路段的碓冰峠於 1893 年使用 Abt 系統，而現在大井川鐵道的井川線仍在使用Abt齒軌系統。
Strub 系統：與 Abt 系统類似，但只用一條較寬的齒軌。這種系統因为維修簡單，而越來越受歡迎。
Locher 系統：该系统的齿轨将齒銑割在鋼軌的兩旁，而不是上方；機車则以兩個齒輪同時在左右兩側嚙合齒軌。這種齒軌不會出現齒輪跳出齒軌的情况，適合攀爬非常陡峭的斜坡。世界最陡峭的皮拉特斯山鐵路使用的就是這種齒軌。
Von Roll 系统：得名于製造该系统的 Von Roll 公司。该系统可用作 Riggenbach 系统或 Strub 系统的替代品——三者的齿轨中，齒的形状及比例基本相同，但 Von Roll 系统的制造相对容易。

有些鐵路使用的是齒軌與黏著組合驅動方式，只在陡峭的路段使用齒軌，其餘部分則跟常規的鐵路一樣。純粹使用齒軌的鐵路機車，動力都在齒軌輪上，其他車輪都只是跟隨著轉動，是不帶動力的。

 機車 

初期的齒軌鐵路使用蒸汽機車运营，其必須要經過大量改裝才能上线。與柴油或電力機車不同，蒸汽機車鍋爐內的水必須經常把熱水管及燃燒室璧覆蓋，否则燃燒的熱力會把這些部分燒熔或使其變軟，在壓力下发生斷裂，造成意外。对于坡度非常高的齒軌鐵路，机车的主体結構（包括鍋爐和駕駛室）會被造成向前傾的姿态，這樣當机车走到斜的鐵路上時，机车内部设施就變回接近水平了。這種機車不可以在水平的路段運作，机车所在的路線及維修廠都必須是斜的。

出于安全考虑，在純粹使用齒軌的鐵路上，機車必然是放在列車的尾端，把客車車廂向前推。機車都裝有強力的制動刹車裝置，通常包括有鉗緊齒軌的鉗。部分的制動裝置由速度控制，當車速太快時便自動啟動，以防滑溜。有些齒軌鐵路的機車及客車車廂之間是沒有接鈎的，只靠重力把客車車廂壓在機車上。

 各国应用 
齒軌鐵路的攀斜能力不及缆车，不過卻可以建成更長、或更複雜的路線。特別是齒軌與黏著組合驅動可以把平地及登山鐵路結合，乘客可以無需換乘。有許多鐵道採用了齒軌鐵路系統：

美國新罕布殊爾州華盛頓山上的齒軌鐵路，採用Marsh系統，建於1869年，是唯一完全建於支架上的齒軌鐵路，全長5.2公里。
美國科羅拉多州Manitou and Pike Peak Railway，採用Abt系統。
瑞士伯恩高地少女峰鐵路，山上車站位於山體內，為歐洲最高車站。
瑞士伯恩高地溫根阿爾卑斯鐵路，世界最長的連續齒軌鐵路，全長19.11公里。
瑞士伯恩高地伯恩高地鐵路。
瑞士皮拉圖斯鐵路，最斜的路段達48％，是現今世界最斜的齒軌鐵路。
日本靜岡縣大井川鐵道井川線Abt市代站～長島壩站路段使用Abt系統。
日本群馬縣舊信越本線曾先後使用、、、ED42型電力機車並採用Abt式齒軌，該路段最大坡度為66.7‰，1963年7月啟用新路線後廢除。
中国都江堰至四姑娘山山地铁路，建造中。

參見
往复式地面缆车

 參考文獻 

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Category:鐵路技術