El problema de la subida de pendientes es el de los sistemas ferroviarios cuando se debe transportar una carga por una pendiente. Si bien los ferrocarriles tienen una gran capacidad para transportar cargas muy pesadas, esta ventaja solo es significativa cuando las vías están bastante niveladas. En cuanto aumentan las pendientes , el tonelaje que se puede transportar disminuye considerablemente.
Los primeros tranvías y ferrocarriles se diseñaron con pendientes muy suaves porque el esfuerzo de tracción de las locomotoras y los caballos era muy bajo. La única excepción sería una línea que fuera cuesta abajo en todo su recorrido para tráfico con mucha carga. Los frenos eran muy primitivos en esta etapa temprana.
Cuando un ferrocarril tiene que atravesar una cadena montañosa, es importante rebajar la cima lo máximo posible, ya que esto reduce la inclinación de las pendientes a ambos lados. Esto se puede hacer con un túnel en la cima o una excavación profunda en la cima .
Un túnel en la cima puede hacer que la cumbre baje aún más y las colinas más empinadas dan lugar a túneles más cortos. Además, los túneles cuestan lo mismo sin importar la cantidad de material de recubrimiento que haya, mientras que los desmontes tienden a aumentar de precio con el cuadrado del material de recubrimiento.
En los primeros tiempos del vapor, había que tener cuidado con los túneles de cumbre, ya que los diseños presentaban problemas con el humo y los rieles resbaladizos.
La pendiente dominante de un tramo de vía férrea entre dos estaciones principales es la pendiente del tramo más empinado. La pendiente dominante determina el tonelaje de carga que la locomotora puede transportar de forma fiable.
Algunas de las técnicas que se pueden utilizar para superar pendientes pronunciadas incluyen: