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  齒軌鐵路有幾種:  有些鐵路使用的是齒軌與黏著組合驅動,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著轉動,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鉤的,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、或更復雜的路線。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:
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,跟齒軌齧合著行走。這樣機車便能克服黏著力不足的問題,把列車拉上坡度達48%(約25.641度)的陡峭斜坡。