Un chemin de fer à crémaillère est un type de remontée mécanique où des trains circulent sur une ligne de voie ferrée qui dispose en son centre d'un rail supplémentaire denté1. Les locomotives utilisées sont équipées d'une ou plusieurs roues motrices dentées qui viennent s'engrener sur ce rail, permettant aux convois de conserver l'adhérence en pente et ainsi de gravir des déclivités importantes.
L'adhérence limitée des roues en acier sur les rails réduit fortement les pentes admissibles sur les lignes de chemin de fer classique, en général en dessous de 4 %. La limite technique se situe à 16 % sur rail sec (14 % sur rail mouillé). Parmi les lignes ferroviaires en service à pente élevée sans crémaillère, on peut citer celle de la ligne Saint-Gervais-Vallorcine en France avec des rampes de 9 % et celle du tramway de Lisbonne qui comporte des rampes de 13,5 %. Le système à crémaillère permet de franchir des pentes plus fortes.
Comme un chemin de fer classique, un chemin de fer à crémaillère se compose de deux rails parallèles en acier, complétés par un troisième rail denté, placé entre les rails lisses, et destiné à assurer une meilleure adhérence. Sur ce rail denté viennent s'enclencher une ou plusieurs roues motrices, permettant au convoi de gravir des pentes jusqu'à 48 %.
Certaines lignes, généralement courtes, comportent une crémaillère sur toute leur longueur. D'autres, souvent plus longues, ne comportent une crémaillère que sur les sections en forte pente.
Exploités à l'origine avec des locomotives à vapeur, les chemins de fer à crémaillère ont généralement été électrifiés.
Certains manèges de foire utilisent ce système à crémaillère pour faire monter un train composé de wagonnets.
Le système Von-Roll
Transition entre les crémaillères Riggenbach et Von Roll
Le système Von Roll a été créé par la compagnie du même nom après l'abandon du laminage des profilés spécifiques utilisés pour fabriquer les crémaillères Strub. La crémaillère est constituée d'une lame unique, de section rectangulaire entaillée de dents verticales. Son profil est semblable à une lame de crémaillère Abt, quoique notablement plus large. Ce type de crémaillère est compatible avec les systèmes Riggenbach et Strub. Ainsi, la ligne des Appenzeller Bahnen de Saint-Gall-Gais-Appenzell (SGA) possède à la fois des sections de crémaillère Strub, Riggenbach et Von-Roll.
La plupart des nouveaux chemins de fer à crémaillère, construits depuis le milieu du xxe siècle, sont équipés du système Von Roll.
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