Un chemin de fer de montagne traverse une montagne dont la pente est raide. Pour qu’un train puisse parcourir de telles pentes abruptes, de nombreuses méthodes d’escalade différentes peuvent être employées. Les méthodes les plus couramment utilisées comprennent un chemin de fer à crémaillère, un téléphérique et un funiculaire.
Un chemin de fer normal fonctionne sur le principe de l’adhésion. Le frottement entre les roues et le rail est suffisamment important pour que la puissance fournie aux roues provoque le déplacement du train. Le frottement cesse d’être efficace en atteignant une pente moyenne et cesse de fonctionner complètement sur des pentes plus raides. En conséquence, d’autres techniques sont utilisées par les chemins de fer de montagne pour traverser des paysages proches de la verticale.
Un chemin de fer à crémaillère remédie à ce dilemme d’adhésion en ajoutant une configuration à crémaillère au chemin de fer de montagne. Il s’agit d’une méthode entraînée par une locomotive, contrairement aux autres, dans laquelle un troisième rail est placé entre les deux rails normaux, que le train peut saisir avec un ou plusieurs pignons montés en dessous. Ce rail central s’appelle le rail de crémaillère et a des dents qui s’élèvent soit de sa surface supérieure, soit de ses côtés. Les pignons sont montés sur la face inférieure du train qui se verrouillent avec le rail de crémaillère. Le résultat est un simple chemin de fer de montagne qui empêche le train de perdre son adhérence lors de la montée et de la descente.
Un téléphérique est un type de chemin de fer de montagne avec un train attaché via un câble à un moteur stationnaire résidant à la destination élevée. Il arrive souvent que ces trains ne soient pas fixés en permanence au câble. Les câbles et les voitures peuvent être commutés d’une voie à l’autre au fur et à mesure que le besoin se présente. Le train n’utilise pas de locomotive avec cette conception. Les chemins de fer à câble sont le plus souvent employés sur les chantiers tels que les mines et les carrières.
Le funiculaire est similaire au téléphérique. Il utilise également un système monté sur câble pour déplacer ses voitures de haut en bas d’un chemin de fer de montagne. Contrairement à un téléphérique, le câble du funiculaire est attaché à deux voitures, ou tramways, de poids égal. Pendant que l’un monte la pente, l’autre redescend, chacun équilibrant l’autre et empêchant toute sorte de mouvement drastique. En conséquence, très peu d’énergie est nécessaire pour déplacer les trains et une simple poulie électrique est capable de déplacer les deux voitures sur le chemin de fer de montagne.