La voie
Au total, la ligne de Saint-Gervais-le-Fayet au Châtelard mesure 36,906 km. Elle possède plusieurs particularités, notamment l'utilisation d'une voie métrique en simple adhérence, et ceci malgré des pentes très importantes.
Voie métrique
En raison des contraintes propres à la montagne (passages étroits, enneigement important, nombreux tunnels, ponts et galeries), les constructeurs décidèrent d'équiper ce chemin de fer d'une voie dite métrique, ce qui signifie que les deux rails de roulement sont écartés d'1 m.
Ainsi, l'utilisation de la voie métrique autorise l'utilisation de rayons de courbure assez faibles : jusqu'à 150 m sur cette ligne. Par contre, sur la ligne Martigny-Châtelard qui reprend à peu près les mêmes caractéristiques techniques, les rayons de courbure peuvent descendre jusqu'à 60 m.
Rails
Les rails utilisés à l'origine étaient de type PLM-A, de masse linéaire 34,4 kg/m, en barres de 12 m. Ces rails ont été produits par les aciéries de Lorraine : Jœuf, Hayange, Longwy. Ils sont restés en place jusqu'au début des années 2000.
À partir de 2005 a été entrepris leur remplacement systématique, par des rails U33 de 36 kg/m, en barres plus longues. Il s'agit de rails de récupération en bon état, eux aussi produits en Lorraine. Ce renouvellement ne concerne que les rails de roulement ; le rail conducteur n'est pas remplacé. Jusqu'à présent, le renouvellement a concerné les sections suivantes :
- Taconnaz - Pont de Clair-Temps ;
- Les Tines - Argentière ;
- le tunnel des Montets, où la vitesse a pu être relevée de 30 à 60 km/h.
Il est envisagé de procéder au renouvellement des sections suivantes :
- Taconnaz - Les Bossons, où la voie est extrêmement dégradée. Ceci permettrait de relever la vitesse, à condition cependant d'avancer la pédale de déclenchement du passage à niveau des Bossons ;
- la rampe de 90 mm/m aux Gures. Pour cette section délicate, il est envisagé de faire appel à une bourreuse Matisa des chemins de fer Corses (eux aussi en voie métrique). Cependant, elle ne peut pas rester stable dans une pente de 90, donc une solution d'arrimage est à l'étude.
Simple adhérence
Les lignes de chemin de fer de montagne sont assez souvent équipées de crémaillères lorsque les pentes deviennent trop fortes. Cependant, les concepteurs de la ligne de Chamonix firent le pari de la simple adhérence, donc sans crémaillère. Bien entendu, cela réduisait les coûts, à la fois de la voie et du matériel roulant. Mais en contrepartie, on pouvait légitimement se poser la question de la sécurité, en particulier en descente : les convois ne risquaient-ils pas de se mettre à dériver le long des pentes, sans qu'on pût en reprendre le contrôle ?
Outre les deux rails de roulement et de traction par simple adhérence, la voie était donc dotée d'un rail central de freinage d'urgence dans les sections de forte déclivité (plus de 70 mm/m). Celui-ci était constitué d'un rail Vignole surélevé, et posé entre les rails de roulement. Le train pouvait si nécessaire s'y agripper à l'aide de fortes mâchoires, de façon à obtenir l'immobilisation.
Ce rail de freinage est surnommé 4ème rail, le 3ème rail étant le nom donné au rail conducteur posé au côté de la voie.
Après l'introduction en 1958 du matériel Z 600, doté d'un freinage puissant n'utilisant pas le rail central de sécurité, celui-ci ne fut conservé que pour permettre la circulation du matériel Z 200. Il fut donc déposé lors de l'amortissement des derniers véhicules d'origine.
La pente maximale sur la ligne est de 90 mm/m, ce qui constitue un record en simple adhérence.
Les passages à niveau
La voie coupe rues et routes en de nombreux endroits, où des passages à niveau ont été établis. Ces passages à niveau ont longtemps été commandés à la main, mais ils sont désormais automatiques.
Section à double écartement
Afin de desservir l'usine chimique de Chedde avec du matériel à écartement standard, deux solutions ont successivement été retenues : au départ, les wagons à voie normale étaient transportés sur trucks porteurs circulant sur la voie métrique. Puis en 1956, un double écartement a été installé dans la plaine. Une voie normale rejoint la voie métrique en sortie de la gare du Fayet, et la quitte juste avant la gare de Chedde. La voie normale rejoint alors la cour de l'usine. Dès lors, des trains à voie normale purent directement accéder à l'usine.
Quatre rails de roulement ont été installés. En effet, il n'était pas possible que le matériel à voie normale partage un rail avec le matériel métrique en raison de la proximité du rail conducteur, qui aurait empiété sur le gabarit du matériel à voie normale. Au Fayet et à Chedde, des aiguilles spéciales assurent l'interpénétration des deux voies.
Cette desserte est aujourd'hui conservée en place, mais n'est plus utilisée depuis les années 1990, le fret à destination de l'usine de Chedde ayant été reporté sur camion.
Les manœvres sur voie normale à Chedde étaient réalisées à l'aide de plusieurs locotracteurs, dont un petit modèle électrique. Il a été préservé, et on peut maintenant l'observer en gare de Chedde (voir ci-contre).