Hammasrautatie on rautatie, joka on varustettu hammastetulla keskikiskolla, joka yhdistyy hammaspyörään veturin alla. Hammaspyörä ja raide lisäävät junan vetovoimaa. Tällaisia rautateitä löytyy monilta maailman alueilta, ja vaikka niitä käytetään usein uutuuksina, koska junia käytetään vähemmän liikenteessä, joitakin käytetään edelleen käytännön sovelluksissa.
Suurin syy hammasratan asentamiseen on huolenaihe siitä, että junalla voi olla vaikeuksia nousta luokkaan. Tässä tapauksessa hammaspyörän ja keskikiskon käyttö estää junaa luistamasta, kun se nousee tai laskee. Hammasrautateitä voidaan käyttää vuorenrinteillä, jotta juna voi nousta ja laskea vuorelle kohtuullisen turvallisesti, ja niitä käytetään myös kaupunki- ja maaseutuympäristöissä, joissa kaltevuus on riittävän jyrkkä, jotta tavanomainen juna ei välttämättä pysty navigoimaan.
Nopeus on hammasratan rajoitus. Juna voi yleensä liikkua vain melko hitaasti, koska hammaspyörän ja radan nivelet estävät nopean etenemisen. Veturi voi työntää tai vetää autoja riippuen siitä, nouseeko se alas vai alas, ja kuljettajan mieltymyksistä. Hampaan ja telan ansiosta veturilla on erinomainen jarrutuskyky, mikä voi lisätä turvallisuutta merkittävästi.
Hammaspyörä, joka tunnetaan myös nimellä hammaspyörä tai hammasratas, voidaan käyttää ihmisten ja tavaroiden siirtämiseen alueella, jolla muut ajoneuvot eivät ehkä pysty toimimaan. Esimerkiksi vuorella autot ja kuorma -autot eivät ehkä pysty navigoimaan. Vaihtoehtoja hammasraiteille ovat gondolit ja hissit sekä köysiradat.
Matkailualan uutuuksina toimivat hammasrattaat löytyvät monista yhteisöistä. Usein höyrykonetta käytetään lisäuutuutena, vaikka dieselvetureita voidaan myös käyttää. Jos käytetään höyrykonetta, kävijät voivat nähdä erikoisen vaihtelun erityisesti hammasrautatietä varten kehitetystä veturin rakenteesta. Toimiakseen kunnolla höyrykoneen kattilan on oltava suhteellisen tasainen, ja hammasrattaiden tapauksessa normaalisti sijoitettu kattila kallistuu junan liikkuessa ylämäkeen. Tämän kompensoimiseksi jotkut hammasrattaiden veturit ovat kallistaneet kattiloita, jotka näyttävät väärältä tasaisella alustalla, mutta jotka siirtyvät vaakasuoraan asentoon junan kiipeäessä mäkeä ylös ja varmistavat, että kattila toimii juuri silloin, kun juna tarvitsee eniten virtaa.