齿轨铁路
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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，配备了至少一个齿轮，通过齿轮与齿轨的啮合，克服了黏着力不足的问题，机车因此能够爬上坡度达48%（约25.641度）的陡峭斜坡。
种类[编辑]
齿轨铁路有以下几类：
- Riggenbach 系统：使用形似梯子的齿轨——齿轨由多块钢板组成，中间每隔固定里程由圆柱连结。这种齿轨发明最早，缺点是制造及维护成本高昂，且转辙器构造复杂。
- 这种齿轨亦称 Marsh 系统，因为美国人 Sylvester Marsh 同时在华盛顿山的登山铁路中发明了相同的设计。
- Abt 系统：得名于该系统的发明者——瑞士工程师卡尔·罗曼·阿布特（Carl Roman Abt）。1882 年，阿布特在钢条上以机器铣切出垂直方向的齿槽，将两到三条齿轨安装在普通钢轨之间，再将相邻的齿轨错开一段距离[1]，由此设计出 Abt 系统。在 Abt 系统中，机车的动力齿轮由多组相互错开的齿轮组成，一个齿轮组同时与多条齿轨持续啮合[2]；齿轮组可以装在机车导向轮所在的车轴上，也可以独立设置。西海岸荒野铁路（West Coast Wilderness Railway）的蒸汽机车，以及尼尔吉里山铁路的“X”级机车[3]，均为设有独立齿轮组的 Abt 系统机车。
- Strub 系统：与 Abt 系统类似，但只用一条较宽的齿轨。这种系统因为维修简单，而越来越受欢迎。
- Locher 系统：该系统的齿轨将齿铣割在钢轨的两旁，而不是上方；机车则以两个齿轮同时在左右两侧啮合齿轨。这种齿轨不会出现齿轮跳出齿轨的情况，适合攀爬非常陡峭的斜坡。世界最陡峭的皮拉特斯山铁路使用的就是这种齿轨。
- Von Roll 系统：得名于制造该系统的 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，齿的形状及比例基本相同，但 Von Roll 系统的制造相对容易。
有些铁路使用的是齿轨与黏着组合驱动方式，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。
机车[编辑]
初期的齿轨铁路使用蒸汽机车运营，其必须要经过大量改装才能上线。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，否则燃烧的热力会把这些部分烧熔或使其变软，在压力下发生断裂，造成意外。对于坡度非常高的齿轨铁路，机车的主体结构（包括锅炉和驾驶室）会被造成向前倾的姿态，这样当机车走到斜的铁路上时，机车内部设施就变回接近水平了。这种机车不可以在水平的路段运作，机车所在的线路及维修厂都必须是斜的。
出于安全考虑，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。
各国应用[编辑]
齿轨铁路的攀斜能力不及缆车，不过却可以建成更长、或更复杂的线路。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：
- 美国新罕布殊尔州华盛顿山上的齿轨铁路，采用Marsh系统，建于1869年，是唯一完全建于支架上的齿轨铁路，全长5.2公里。
- 美国科罗拉多州Manitou and Pike Peak Railway，采用Abt系统。
- 瑞士伯恩高地少女峰铁路，山上车站位于山体内，为欧洲最高车站。
- 瑞士伯恩高地温根阿尔卑斯铁路，世界最长的连续齿轨铁路，全长19.11公里[5]。
- 瑞士伯恩高地伯恩高地铁路。
- 瑞士皮拉图斯铁路，最斜的路段达48％，是现今世界最斜的齿轨铁路。
- 日本静冈县大井川铁道井川线Abt市代站～长岛坝站路段使用Abt系统。
- 日本群马县旧信越本线曾先后使用EC40型、ED40型、ED41型、ED42型电力机车并采用Abt式齿轨，该路段最大坡度为66.7‰，1963年7月启用新线路后废除。
- 中国都江堰至四姑娘山山地铁路，建造中[6]。
参见[编辑]
参考文献[编辑]
- ^ Roman Abt, Permanent Way for Mountain Railways, 美国专利第284,790号, September 11, 1883
- ^ Roman Abt, Locomotive, 美国专利第339,831号, April 13, 1886.
- ^ 韩晗 (编). 印度山区铁路需要付费订阅. 中国大百科全书. 第三版网络版. 北京: 中国大百科全书出版社. 2021 [2025-12-02] （中文（中国大陆））.
- ^ 4.0 4.1 Jehan, David. Rack Railways of Australia 2nd. Illawarra Light Railway Museum Society. 2003. ISBN 0-9750452-0-2.
- ^ Europe, Jungfraujoch-Top of. Wengernalpbahn AG. Corporate Jungfraujoch-Top of Europe. [2018-09-27]. （原始内容存档于2019-03-29） （British English）.
- ^ 『阿坝州』3条线路纳入四川省山地轨道交通15年规划. 成都日报. 轨道交通网. 2020-07-22 [2025-07-15].
