Odcinek zębaty na linii sieci krajowej, używanej w ciężkim ruchu towarowym
Zastosowanie szyny zębatej miało miejsce na pierwszej linii kolejowej, na której używano parowozów i brało się po trosze z przekonania, że lokomotywa bazująca na samym tarciu koła o szynę nie będzie w stanie prowadzić cięższych pociągów. John Blenkinsop opatentował w 1811 r. tor zbudowany z żeliwnych szyn jezdnych z bocznymi zębami. Dla takiego toru, zamontowanego na linii pod Leeds, ze spadkami sięgającymi 6,7%, Matthew Murray zbudował w 1812 r. parowóz, który eksploatowano do 1839 r.
Centralnie położonej żeliwnej szyny zębatej zaczęła używać w 1848 r. Madison & Indianapolis Railway na krótkim odcinku w Madison o 6% nachyleniu (zęby sinusoidalne; Andrew Cathcart). W 1868 szynę zdjęto, a kolej stała się adhezyjną.
Pierwsza kolej całkowicie zębata, Mount Washington Cog Railway, powstała w latach 1866–1896, zbudowana przez S. Marsha. Prowadzi ona do dzisiaj ruch turystyczny na ten popularny cel wycieczek w Nowej Anglii, wznoszący się na 1904 m n.p.m. Pierwsza kolej w Europie to szwajcarska Vitznau-Rigi-Bahn, zbudowana w latach 1869–1871, wyprowadzona na wysokość 1750 m (punkt początkowy: 440 m). Obie koleje miały znacznie bardziej strome trasy, sięgające 38%.