登山鉄道（とざんてつどう）とは、急峻な山岳の勾配を登り降りする鉄道路線の通称。「登山鉄道」という決められた定義があるわけではないが、ラック式鉄道やケーブルカー、一般の鉄道・軌道において山岳地で連続する勾配や急曲線を通過するために特殊な構造・装備を持つ鉄道車両のみが走行できる路線、またはそうした路線を経営する会社の名に、しばしば使われている。また路線名や社名にはなくても、鉄道路線のなかでも特に険しい条件が絡む山岳路線を指すこともある。ここではその両者について「登山鉄道」と呼ぶことにする。なお、リニアインダクションモーター推進方式を採用する一部の地下鉄や、モノレールやトロリーバスなど鉄の車輪とレールを使用しない鉄道には、50‰（パーミル）以上の勾配を持つものがほかにも多くあり、スカイレールサービス広島短距離交通瀬野線のように、勾配が263‰に達するものまであるが、これらは普通は登山鉄道とみなされない。日本では普通の鉄道で越えられる勾配は最大で35‰と決められていて、これを超える勾配区間は特認扱いとなる。特に50‰を超える路線を走る車両は、ブレーキなどに特殊な装備を施している。粘着方式で走行できるのは短編成で済む区間なら80‰程度（海外では例外的に100‰程度の例もある）までで、これ以上の勾配や長大編成となる区間はラックレールなどの特殊な装備を敷設する。勾配が50‰以上の（地下鉄以外の）鉄道路線。「」も参照のこと。それ以外は「山岳路線」を参照。（）内は最急勾配。

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