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齿轨铁路是一种登山铁路。一般铁路可以攀爬的斜坡坡度约为4%至6%，间中亦可越过短的9%路段。齿轨铁路在普通路轨中间的轨枕上，另外放置一条特别的齿轨。行走齿轨铁路的机车，配备了一个或多个齿轮，跟齿轨啮合着行走。这样机车便能克服黏着力不足的问题，把列车拉上坡度达48%（约25.641度）的陡峭斜坡。
 | 此条目需要补充更多来源。 (2019年6月3日) |
齿轨铁路有几种：
有些铁路使用的是齿轨与黏着组合驱动，只在陡峭的路段使用齿轨，其余部分则跟常规的铁路一样。纯粹使用齿轨的铁路机车，动力都在齿轨轮上，其他车轮都只是跟随着转动，是不带动力的。
初期的齿轨铁路使用的是蒸汽机车。这些机车必须要经过大量改装才能运作。与柴油或电力机车不同，蒸汽机车锅炉内的水必须经常把热水管及燃烧室璧覆盖。不然的话，燃烧的热力会把这些部分烧熔；或令它们变软，在压力下断裂，造成意外。
在坡度非常高的齿轨铁路，锅炉、驾驶室及车头主结构会被造成向前倾。这样当它们走到斜的铁路上时，便变回接近水平了。这种机车不可以在水平的路段运作，故此包括维修厂在内的整条路线都必须全是斜的。
为了安全原因，在纯粹使用齿轨的铁路上，机车必然是放在列车的尾端，把客车车厢向前推。机车都装有强力的制动刹车装置，通常包括有钳紧齿轨的钳。部分的制动装置由速度控制，当车速太快时便自动启动，以防滑溜。有些齿轨铁路的机车及客车车厢之间是没有接钩的，只靠重力把客车车厢压在机车上。
齿轨铁路的攀斜能力不及缆索铁路，不过却可以建成更长、或更复杂的路线。特别是齿轨与黏着组合驱动可以把平地及登山铁路结合，乘客可以无需换乘。有许多铁道采用了齿轨铁路系统：
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