Railway)(歯軌条鉄道)とは2本のレールの中央に歯型のレール(歯軌条、ラックレール)を敷設し、車両の床下に設置された歯車(ピニオン)とかみ合わせることで急勾配を登り下りするための推進力と制動力の補助とする鉄道のことである。特殊な分岐器が必要とされる場合もある。「1000μWD≧W(r+i+a)」という式で求められる(左辺:動力車の粘着引張力・右辺:列車全体の走行の諸抵抗)。(μ=粘着係数(無次元)WD=動力車の動輪上重量(t)、W=列車全体の重量(t)、r=単位重量当たりの走行抵抗(kg/t)、i=勾配上における単位重量当たりの勾配抵抗、a=加速運転における単位重量当たりの加速度抵抗(kg/t)。iとaの抵抗の値は「i=勾配角度G(kg/t)」(勾配角度Gは勾配の‰での数値)、「a=31α(kg/t)」(αは加速度(km/h)/s)。)この式を勾配角度Gを求める場合に変換すると「G≦1000μWD/W-r-31α」となり、粘着係数を鉄道において一般的な0.15・0.20・0.25とし、単位当たり走行抵抗rを7、加速度αを0.25(km/h)/sとすると、登坂限界の勾配は以下の表のようになる。69この数値は仮想的な物で実際には安全に余裕を見込んで設置される必要性があるため、鉄道における勾配は全軸駆動の電車列車でも100‰、機関車牽引の場合は70‰付近が粘着式の限界とされている[2]。実際の鉄道でもポルトガルのリスボントラムでは最急勾配135パーミル、オーストリアのペストリングベルク鉄道は最急勾配116パーミルであるなど、欧州では最急勾配100パーミル前後の粘着式の路面電車が最急になる。取得し、翌1812年にマシュー・マレーによって製作されたミドルトン鉄道の機関車で初めて採用された。当時は急勾配を登るためではなく、機関車の空転防止が目的だった。この問題は、1813年にイギリスのヘドレーが機関車の重量を増やすことで解決された[3]。世界初の登山用ラック式鉄道は、1868年開通したアメリカ合衆国のワシントン山歯軌条鉄道で、マーシュ式を使用し375‰の急勾配で実用化され。19世紀末から20世紀初頭にかけて世界各地で多数のラック式鉄道が相次いで建設された(下表参照)が、ケーブルカー(鋼索鉄道)やさらにはロープウェイ(索道)の発達により新規路線の開設はほとんど行われなくなった。20世紀末には山岳観光地における環境負荷の少ない交通機関として見直す動きが起こった。オーストラリアでは新しいラック式鉄道が開業しており、日本でも菅平高原に本格的なラック式登山鉄道が計画されたことがある。歯軌条と歯車の形状により、後述するさまざまな種類がある。2]、日本では「アプト式」があたかもラック式鉄道全般を指す言葉であるかのような誤解がしばしば見られる。250‰また、推進力をもっぱらピニオンのみにより車輪には動力がないタイプと通常は車輪に動力を伝え急勾配区間のみラックレールを使用するタイプがある。前者のタイプでは平坦な駅構内や分岐器部分にもラックレールが必要となる。ラック式鉄道が世界で最も普及している国はスイスで、山に登るのを目的とした観光鉄道のほか、峠を越える部分のみラックレールを使用している亜幹線鉄道もある。9]で日本製の電気機関車が重連で500t、スイス製の電気機関車が同じく850tを牽引した列車が運行されているものに次ぐものであり、世界にも他にあまり例はない。1884年12月30日)によって考案された。ラック式として最初の方式。L字型をした2本の鋼材(アングル材)の間に丸型断面のピンを渡した、はしご状のラックレールを使う。1899年7月25日)によって考案された。マーシュ式と類似した構造だが浅いコの字の形をした鋼材(チャンネル材)と台形断面のピンを使用し、機関車のピニオンとの噛みあわせをより完全にした。ラックレールの中ではアプト式に次ぐ普及率を持つ[6]。(Abt)位相をずらした通常2枚または3枚の板状のラックレールを使う。常に複数枚の歯車と歯軌条が噛み合っているため重量のある車両にも適しており、3列式は幹線鉄道にも使用されている。1933年5月1日)によって考案された最も多い形式。(Locher)ラックの歯が上部ではなく側面にあり、それを車体側のピニオン2枚で左右からはさむ形になる。ピニオン下面には車輪のフランジに似た円盤があってラックから浮き上がらない構造になっており、諸方式の中で最も急勾配に対応できるとされている。構造上トングレールを用いる分岐器が使えず、ロータリースイッチという特殊な分岐器またはトラバーサーを用いて進路を切り替える。これを採用したスイスのピラトゥス鉄道は、ケーブルカーをのぞいた鉄道最急勾配の480‰(パーミル)を誇る。1910年6月2日)によって考案された。ユングフラウ鉄道では長大なトンネルがあったため開業当初から電化されており、電動機の振動は蒸気機関に比べると小さかったのでこれらの対策が不要とラックレールの構造を簡易的にできたのでシンプルで低コストのシュトループ式が開発された[6]。のちにさらに改良型のフォン・ロール式も生み出された。頭の大きなレールの形をした鋼材に歯をつけてラックにする。アプト、リッゲンバッハに次ぐ第3の普及率[6]。幅の広い単一のラックを使う。分岐器も含め構造が簡単なのでリッゲンバッハ式・シュトループ式ラックレールの置換用として、または比較的新しい路線でよく使用される。(Fell)厳密にはラック式ではないが、中央に設置された通常のレールを水平の2枚の車輪がはさみこむ。アプト式3枚ラックレールピラトゥス鉄道山頂駅付近のロータリースイッチ。一枚の鋼板の両面にレールとラックを装備し、全体を回転させることで切り替える。