ラック式鉄道

ラック式鉄道（らっくしきてつどう、Rack 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。特殊な分岐器が必要とされる場合もある。

ラック式鉄道に対して、車輪とレールと摩擦力（粘着力）によってのみ駆動と支持を行う通常の鉄道を粘着式鉄道と呼ぶが、この方式では80から90‰（パーミル）の勾配が限界とされる。

ラック式鉄道は、1812年にイギリスの:en:Matthew Murray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為ではなく、機関車の空転防止が目的だった。この問題は、機関車の重量を増やす事で解決された。ラック&ピニオン式は:en:John Blenkinsopが1811年に特許(No 3431)を取得した。

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ある。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。しかし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、後述する様々な種類がある。ただし日本の営業用鉄道路線では、アプト式以外の採用例がない（足尾銅山観光のトロッコ列車や、能勢電鉄が運行する観光鉄道シグナス森林鉄道でリッゲンバッハ式を採用している例もあり、正式な鉄道以外では他の形式も存在する）ため、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。

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。

上に述べたすべての方式の採用例があり、ラック式鉄道が世界で最も普及している国はスイスである。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。かつて信越本線（碓氷峠）に存在したラック式区間は、最大勾配こそ66.7‰に過ぎなかったが、これほど輸送量の多い幹線に用いられた例は他にない。

ラックの諸方式

マーシュ式 (Marsh)

アメリカ合衆国の技師シルベスター・マーシュ（Silvester Marsh 1803年9月30日-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。

リッゲンバッハ式 (Riggenbach)

スイスの技師ニクラウス・リッゲンバッハ（Niklaus Riggenbach 1817年5月21日-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

シュトループ式 (Strub)

スイスのエミール・シュトループ（Emil Strub）によって考案された。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。

フォン・ロール式 (Von Roll)

スイスのフォン・ロール社（Von Roll）によって開発された。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。

アプト式 (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。スイスの技師ローマン・アプト（Roman Abt 1850年7月16日-1933年5月1日）によって考案された。

ロヒャー式 (Rocher)

ラックの歯が上部ではなく側面にあり、2枚の歯車がそれをはさむ形になる。車体側のピニオンがラックに乗り上げるおそれがなく、諸方式の中で最も急勾配に対応できるとされている。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。スイスの技師エデュアルト・ロヒャー（Eduard Rocher 1840年1月15日-1910年6月2日）によって考案された。

フェル式 (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。スウェーデンの技師ウィドマーク(Widmark)が最初に考案し、イギリスの技師ジョン・フェル（John Fell）によって完成された。

ラック式鉄道の一覧

• アメリカ合衆国
• *マニトウ・アンド・パイクスピーク鉄道 :en:Manitou and Pikes Peak Railway
• **アプト式、最大勾配250‰。山頂駅はラック式鉄道で世界最高所（標高4300m）。
• *ワシントン山歯軌条鉄道 :en:Mount Washington Cog Railway
• **マーシュ式、最大勾配364‰。世界最初のラック式鉄道。蒸気運転。
• アルゼンチン
• *トランサルディーノ鉄道　　:es:Ferrocarril Trasandino Los Andes-Mendoza
• **アプト式（粘着式併用）。アンデス山脈を越えてアルゼンチンとチリを結ぶ幹線鉄道。
• イギリス
• *スネーフェル登山鉄道 :en:Snaefell Mountain Railway
• **現在世界唯一のフェル式。最大勾配83‰。マン島にある。
• *スノードン登山鉄道 :en:Snowdon Mountain Railway
• **アプト式（グリッパーレール付き）。最大勾配182‰。
• **ウィルバート・オードリー牧師が執筆した絵本シリーズ「汽車のえほん」に、スノードン登山鉄道をモデルにした架空のラック式鉄道「カルディー登山鉄道」が登場する（「きかんしゃトーマス」の原作になるが、ラック式鉄道は未登場）。詳しくは「山にのぼる機関車」を参照。
• イタリア
• *サッシ･スペルガ登山鉄道　 :it:Tranvia Sassi-Superga
• **シュトループ式。最大勾配200‰。ケーブルカー（鋼索鉄道）として開業後、1935年にラック式鉄道に改修。トリノ近郊。
• *プリンチペ･グラナロロ鉄道 :it:Ferrovia Principe-Granarolo
• **リッゲンバッハ式。最大勾配214‰。ジェノバ市内の小鉄道。
• インド
• *ニルギリ山岳鉄道　　:en:Nilgiri Mountain Railway
• **アプト式。最大勾配120‰。蒸気機関車。
• インドネシア
• *アンバラワ･ラック式鉄道　Ambarawa　
• **蒸気機関車。
• オーストラリア
• *ウェストコースト・ウィルダネス鉄道　:en:West Coast Wilderness Railway
• **アプト式。廃止された鉱山鉄道を2002年に復活。蒸気機関車。
• *スキーチューブ･アルペン鉄道　:en:Skitube Alpine Railway
• **フォンロール式。最大勾配125‰。1988年開業の新しいラック式鉄道。路線の大半がトンネル内。
• オーストリア
• *アッヘンゼー鉄道　:de:Achenseebahn
• **リッゲンバッハ式（粘着式併用）、最大勾配160‰。蒸気機関車。
• *シャーフベルク鉄道　:de:Schafbergbahn
• **アプト式、最大勾配255‰。蒸気機関車。
• *シュネーベルク鉄道　:de:Schneebergbahn
• **アプト式、最大勾配200‰。蒸気機関車。
• スイス
• *アッペンツェル鉄道 :de:Appenzeller Bahnen
• **旧サンクトガレン・ガイス・アッペンツェル鉄道　:de:Elektrische Bahn St. Gallen?Gais?Appenzell区間
• ***サンクトガレン−ガイス間：リッゲンバッハ式/フォンロール式（粘着式併用）。最大勾配92‰。
• ***ガイス−アルトシュテッテン間：シュトループ式/フォンロール式（粘着式併用）。最大勾配160‰。
• **旧ロールシャッハ・ハイデン鉄道　:de:Rorschach-Heiden-Bergbahn区間
• ***リッゲンバッハ式（粘着式併用）。最大勾配90‰。
• **旧ライネック・ワルツェンハウゼン鉄道　:de:Bergbahn Rheineck-Walzenhausen区間
• ***リッゲンバッハ式（粘着式併用）。最大勾配250‰。ケーブルカーとして開業後、1958年に路線延長とともにラック化。
• *ヴェヴェイ電気鉄道 :fr:Chemins de fer électriques Veveysans
• **シュトル−プ式（粘着式併用）。最大勾配200‰。
• *ヴェンゲルンアルプ鉄道　:de:Wengernalpbahn
• **リッゲンバッハ式。最大勾配250‰。
• *エイグル･オロン・モンティ･シャンペリ鉄道 :fr:Chemin de fer Aigle-Ollon-Monthey-Champery
• **シュトル−プ式（粘着式併用）。最大勾配135‰。
• *エイグル･レイザン鉄道 :fr:Chemin de fer Aigle-Leysin
• **アプト式(粘着式併用）。最大勾配230‰。
• *ゴルナーグラート鉄道 :de:Gornergratbahn
• **アプト式。最大勾配200‰。
• *シーニゲ・プラッテ鉄道 :de:Schynige Platte-Bahn
• **リッゲンバッハ式／フォンロール式。最大勾配260‰。
• *ツェントラル鉄道　　:de:Zentralbahn
• **旧スイス連邦鉄道（スイス国鉄）ブリューニック線区間
• ***リッゲンバッハ式(粘着式併用)。最大勾配120‰。スイス国鉄で唯一の狭軌・ラック式の路線であった。
• **旧ルツェルン・シュタンス・エンゲルベルク鉄道区間
• ***リッゲンバッハ式（粘着式併用）。最大勾配250‰。勾配緩和のために新線を建設中。
• *ドルダー鉄道 :de:Dolderbahn
• **フォンロール式。最大勾配196‰。チューリヒ市内の小鉄道。1973年にケーブルカーをラック式鉄道に改修。
• *マッターホルン・ゴッタルド鉄道
• **旧フルカ・オーバーアルプ鉄道　:de:Furka-Oberalp-Bahn区間（アンデルマット−ゲシェネン間）
• ***アプト式（粘着式併用）。最大179‰。
• **旧ブリーク・フィスプ・ツェルマット鉄道　:de:Brig-Visp-Zermatt-Bahn区間
• ***アプト式（粘着式併用）。最大125‰。
• *マルチニ･シャトラール鉄道　:fr:Chemin de fer Martigny-Châtelard
• **シュトループ式。最大勾配200‰。
• *モンテ・ジェネロッソ鉄道 :it:Ferrovia Monte Generoso
• **アプト式。最大勾配220‰。
• *モントルー・グリオン・ロシェドネイ鉄道 :fr:Chemin de fer Montreux-Glion-Rochers de Naye
• **アプト式。最大勾配220‰。
• *ピラトゥス鉄道　　:de:Pilatusbahn
• **唯一のロッヒャー式。最大勾配480‰。
• *ブリエンツ・ロートホルン鉄道　　:de:Brienz Rothorn Bahn
• **アプト式。最大勾配250‰。蒸気機関車。
• *フルカ山岳蒸気鉄道 :de:Dampfbahn Furka-Bergstrecke
• **アプト式（粘着式併用）。最大勾配118‰。新フルカトンネルの開業により廃止された旧フルカ・オーバーアルプ鉄道のフルカ峠越え区間を復活した保存鉄道。もとフルカ・オーバーアルプ鉄道の蒸気機関車を復元。
• *ベルナーオーバーラント鉄道　:de:Berner Oberland-Bahnen
• **リッゲンバッハ式からフォンロール式に改修（粘着式併用）。最大勾配120‰。
• *ベックス･ヴィラール･ブルタイユ鉄道　:fr:Chemin de fer Bex-Villars-Bretaye
• **アプト式（粘着式併用）。最大勾配200‰。
• *ユングフラウ鉄道　:de:Jungfraubahn　
• **シュトループ式。最大勾配250‰。路線の4分の3以上がトンネル内。ユングフラウヨッホ駅はラック式鉄道でヨーロッパ最高所（標高3454m）。
• *リギ鉄道　　:de:Rigi Bahnen
• **旧アルト・リギ鉄道 :de:Arth-Rigi-Bahn区間
• ***リッゲンバッハ式。最大勾配200‰。
• **旧フィッツナウ・リギ鉄道 :de:Vitznau-Rigi-Bahn区間
• ***リッゲンバッハ式。最大勾配250‰。ヨーロッパ最初のラック式鉄道。
• スペイン
• *モンセラート鉄道　　:es:Cremallera de Montserrat
• **アプト式（粘着式併用）。1957年に廃止された路線を2003年に復活。
• *ヌリア鉄道 :es:Cremallera de Nuria
• **アプト式（粘着式併用）。
• スロバキア
• *シュトルバ−シュトルブスケー・プレソ間ラック式鉄道 Ozubnicová železnica Štrba-Štrbské Pleso
• **スロバキア国鉄線。スロバキア鉄道会社が列車を運行。最大勾配127‰。
• チリ
• *トランサルディーノ鉄道　　:es:Ferrocarril Trasandino Los Andes-Mendoza
• **アプト式（粘着式併用）。アンデス山脈を越えてアルゼンチンとチリを結ぶ幹線鉄道。
• ドイツ
• *ヴェンデルシュタイン鉄道　:de:Wendelsteinbahn
• **シュトループ式（粘着式併用）、最大勾配235‰。
• *シュトゥットガルトラック式鉄道　　:de:Zahnradbahn Stuttgart
• **リッゲンバッハ式。178‰。
• *ドラッケンフェルス鉄道 :de:Drachenfelsbahn
• **リッゲンバッハ式。最大勾配200‰。
• *バイエルン・ツークシュピッツ鉄道 :de:Bayerische Zugspitzbahn
• **リッゲンバッハ式（山ろく線は粘着式）、最大勾配250‰。上部はトンネル。ツークシュピッツはドイツ最高峰。
• 日本
• *大井川鐵道井川線
• **アプト式（一部区間のみ）。最大勾配90‰。長島ダム建設に伴う線路の付け替えにより、1990年に開業した最も新しいラック式鉄道。
• *☆足尾銅山観光トロッコ鉄道
• **マーシュ式。
• *☆シグナス森林鉄道
• **マーシュ式。最大勾配138‰。
• *☆りんどう湖ファミリー牧場スイス鉄道
• **フォンロール式。最大勾配38‰。

（☆は鉄道事業法等に準拠しない、観光施設内の遊覧鉄道。）

• パナマ
• *パナマ運河の牽引用電気機関車がラック式である。
• ハンガリー
• *ブダペスト・ラック鉄道 Budapesti Fogaskerekű Vasút
• **リッゲンバッハ式。最大勾配110‰。
• ブラジル
• *コルコバド鉄道 Trem do Corcovado
• **リッゲンバッハ式。
• *サンパウロ鉄道
• フランス
• *シャモニー・モンタンベール鉄道　　:fr:Chemin de fer Chamonix　au Montenvers
• **シュトループ式。最大勾配220‰。
• *モンブラン鉄道 　:fr:Tramway du Mont-Blanc
• **シュトループ式（粘着式併用）。最大勾配250‰。
• *リューヌ鉄道　　:fr:Petit train de la Rhune
• **シュトループ式。最大勾配250‰。古典的電気機関車。
• *リヨン地下鉄C線　　:fr:Ligne C du métro de Lyon　
• **シュトループ式（粘着式併用）。最大勾配170‰。

関連項目

• ラック・アンド・ピニオン
• :de:Carl Roman Abt（カール・ローマン・アプト）※ドイツ語
• :de:Niklaus Riggenbach（ニクラウス・リッゲンバッハ）※ドイツ語