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齒軌鐵路是一種登山鐵路。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，配備了一個或多個齒輪，跟齒軌嚙合着行走。這樣機車便能克服黏着力不足的問題，把列車拉上坡度達48%（約25.641度）的陡峭斜坡。
 | 此條目需要補充更多來源。 (2019年6月3日) |
齒軌鐵路有幾種：
有些鐵路使用的是齒軌與黏着組合驅動，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着轉動，是不帶動力的。
初期的齒軌鐵路使用的是蒸汽機車。這些機車必須要經過大量改裝才能運作。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。不然的話，燃燒的熱力會把這些部分燒熔；或令它們變軟，在壓力下斷裂，造成意外。
在坡度非常高的齒軌鐵路，鍋爐、駕駛室及車頭主結構會被造成向前傾。這樣當它們走到斜的鐵路上時，便變回接近水平了。這種機車不可以在水平的路段運作，故此包括維修廠在內的整條路線都必須全是斜的。
為了安全原因，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剎車裝置，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。
齒軌鐵路的攀斜能力不及纜索鐵路，不過卻可以建成更長、或更複雜的路線。特別是齒軌與黏着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：
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