Les montagnes russes se composent de nombreux éléments. Ces éléments peuvent être purement techniques (frein, harnais, etc.) ou avoir comme but d'offrir des sensations aux passagers (airtime, inversion, virage). Les variations de la voie, composée d'un ensemble de bosses ou de figures, développent la sensation de peur et d'excitation. Ces « éléments de parcours » sont aussi appelés thrill elements (« éléments de frissons »).
Train Un train de montagnes russes est un véhicule adapté qui permet de transporter les passagers sur la voie du parcours de montagnes russes. Ce parcours, appelé , est constitué d'une suite plus ou moins longue de figures et de portions de voie différentesLayout, définition sur Coasters Book.
Ils sont nommés ainsi car ils sont souvent composés de plusieurs wagonnets, liés entre eux les uns derrière les autres tout comme les trains traditionnels avec leurs wagons.
Selon les modèles, les trains de montagnes russes peuvent varier énormément notamment sur le nombre de passagers qu'ils peuvent contenir. Certaines montagnes russes, comme les Wild Mouse par exemple, fonctionnent plutôt avec des voitures indépendantes.
Éléments de maintien Les trains de montagnes russes sont équipés de divers dispositifs visant à retenir les passagers à leur place en dépit des accélérations auxquelles ils pourront être confrontés.
Ces équipements doivent bien entendu être très fiables, adaptés au tracé du circuit et à la morphologie des utilisateurs.
L'utilisation qui est faite des montagnes russes ajoute des contraintes supplémentaires telles que la rapidité d'installation des dispositifs de sécurité pour maintenir un bon débit de l'attraction. Ils se doivent également d'être le moins gênants possible, afin que le passager puisse profiter au maximum du manège.
Certaines montagnes russes récentes intègrent des mécanismes électroniques embarqués servant par exemple à contrôler automatiquement la bonne fermeture des équipements de sécurité ou à les ouvrir électriquement.
Barres de sécurité uniques vignette|gauche|Buzz bars sur Skyliner à Lakemont Park.
Les barres de sécurité uniques sont couramment appelées en anglais buzz bars en référence au bruit qu'elles émettent à leur fermeture.
Ce type de barre unique par wagon ne se trouve plus que sur des montagnes russes en bois anciennes ou pour enfants (modèles dits « juniors ») et nombreux sont les parcs ayant choisi de les remplacer par des barres individuelles, à l'image des montagnes russes en acier. Les amateurs de sensations apprécient ce système de barres uniques car elles permettent une meilleure appréciation des airtimes, au contraire des barres individuelles qui maintiennent le passager contre son siège.
Certaines attractions telles que les bateaux à bascule et les Troïka utilisent encore ce type de barre de sécurité. Le circuit de montagnes russes Gold Mine Train du parc d'attractions Nigloland, se situant en France, est aussi toujours équipée de ce type de barre.
Barres de sécurité individuelles vignette|El Toro (2006), des montagnes russes en bois à Six Flags Great Adventure dans le New Jersey, utilisent les barres de maintien traditionnelles.
Les barres de sécurité individuelles (parfois désignées par leur terme anglais lap bar) sont présentes sur quasiment toutes les montagnes russes actuelles ne possédant pas d'inversion, sauf quelques rares exceptions (voir ci-après). L'intérêt de ces barres réside dans le fait qu'elles sont prévues pour s'adapter à la morphologie de chacun et assurent une plus grande sécurité. Sur certains hyper montagnes russes (hypercoasters), la barre est accompagnée d'une ceinture de sécurité.
Harnais de sécurité vignette|gauche|Harnais de sécurité dans l'attraction à inversions The Riddler's Revenge (Six Flags Magic Mountain). Dans ce cas précis, le siège est remplacé par une selle qui permet d'effectuer le tracé debout.
Les harnais de sécurité sont des éléments de sécurité qui diffèrent des simples barres, ils empêchent le passager de tomber lors des inversions. En position ouverte, le harnais se tient au-dessus du siège, fixé à l'axe au niveau du dossier. Le passager doit le baisser en le tirant vers lui et se retrouve donc retenu au niveau des épaules (les anglophones appellent d'ailleurs cet équipement over the shoulders restraints — littéralement « contention au-dessus des épaules »). La liberté de mouvement est plus faible que d'autres systèmes de sécurité.
Les harnais sont présents sur la quasi-totalité des montagnes russes possédant des inversions. Il existe cependant des exceptions, comme Turbine à Walibi Belgium et Mystic à Walibi Rhône-Alpes.
Guidage des trains Rails
vignette|400px|Le rail plat est encore présent de nos jours. Avant 1959, c'était la seule façon de faire rouler un train de montagnes russes.
Le principe de base des montagnes russes, à travers les décennies, est demeuré pratiquement inchangé : un train qui, après avoir été tracté mécaniquement en haut de la plus grande côte, défile sur un tracé composé de bosses et de courbes vertigineuses, mû et successivement ralenti et accéléré par la force gravitationnelle terrestre (par l'énergie cinétique en descente et l'énergie potentielle en montée). À l'origine, les montagnes russes ne roulaient que sur des rails plats supportés par une structure de bois. Par la suite, sont apparus les structures métalliques et les rails plats en acier.
Malheureusement, cette technologie ne satisfaisait pas tous les constructeurs. En effet, ce type de rails ne permettait pas aux trains de s'engager dans des parcours très tortueux et ne favorisait pas les inversions complètes du train.
Il faut attendre 1959 pour que la compagnie Arrow Dynamics conceptualise pour Disneyland le Matterhorn Bobsleds, premières montagnes russes à rails tubulaires. Cette nouvelle technique se développe rapidement et prend place aux côtés des montagnes russes en bois traditionnelles. Les rails tubulaires permettent alors aux ingénieurs de créer des parcours plus intenses et plus tortueux sans risque de voir les trains dérailler, et évitent d'imposer trop de pression à la structure. De surcroît, ces innovations permettent la démocratisation du fameux looping, l'inversion en boucle à 360° ; et du corkscrew en forme de tire-bouchon. Aujourd'hui, les inversions sont présentes dans un très grand nombre de montagnes russes.
Aiguillage
vignette|En entrée et sortie de station, les montagnes russes Kingda Ka possèdent des aiguillages.
Dans le domaine des montagnes russes, les aiguillages peuvent être utilisés dans deux cas. Il s'agit d'une petite portion de voie de quelques mètres permettant au train de changer de voie.
Ils se situent avant le lift hill ou à la zone de frein finale lorsqu'il s'agit d'une voie de garage, ainsi, il peut y avoir un train supplémentaire en cas de problème, ou par exemple, lorsque l'affluence est minimale, laisser un second train sans l'utiliser.
Certaines montagnes russes devant avoir un débit horaire élevé possèdent une seconde gare, les trains sont dirigés alternativement dans deux stations permettant d'avoir le départ puis l'arrivée d'un train sur l'une pendant que sur la deuxième on procède à l'embarquement des passagers, comme Space Mountain ou Big Thunder Mountain au parc Disneyland.
Certaines montagnes russes comme Pégase Express et Toutatis au parc Astérix utilise les aiguillages quand elles repartent en arrière pour éviter de refaire le même parcours. Le train est alors redirigé vers une autre section de voies.
L'aiguillage peut être une pièce : qui se déplace latéralement (comme pour Kingda Ka) ; qui tourne sur elle-même (rotation par rapport à un axe vertical, comme sur Big Thunder Mountain) ; qui pivote selon un axe horizontal suivant le sens des rails (comme sur Space Mountain ou encore Rock 'n' Roller Coaster).
Table de transfert
vignette|gauche|Table de transfert sur Freeze. vignette|Table de transfert sur Pulsar.
La table de transfert est une portion de voie coulissante, plus longue que le train et permettant de le déposer sur une voie de garage, systématiquement parallèle aux rails du circuit. Kingda Ka possède deux aiguillages pour la double gare, qui sont immédiatement suivis, avant la voie de lancement, par une table de transfert.
Ce procédé est aussi utilisé sur les montagnes russes navette Freeze des parcs Six Flags afin d'augmenter sensiblement la capacité horaire de l'attraction. Lorsqu'un train a effectué son parcours, et rentré en gare, la voie coulisse et met l'autre train sur la voie de lancement. Pour Pulsar à Walibi Belgium, une plaque tournante dotée de deux voies est utilisée.
Éléments de motorisation et de freinage Zone de freinage Sur un parcours de montagnes russes, on nomme « zone de freinage » les sections du parcours destinées à ralentir ou à stopper les trains. Ces éléments de sections, qui peuvent se situer à des endroits très variés, tout au long du circuit, sont souvent utilisés pour réguler la vitesse et assurer la répartition de différents trains sur un même parcours de manière efficace.
Contrairement à ce que l'on peut croire, la grande majorité des montagnes russes n'ont aucun système de ralentissement embarqué sur les trains, c'est principalement le dispositif installé sur la voie qui permet le freinage. On peut cependant noter comme exception à la règle le Scenic Railway au parc Dreamland Margate en Angleterre et le Vuoristorata du parc Linnanmäki en Finlande, dont la vitesse est régulée par un opérateur embarqué.
Les montagnes russes modernes utilisent des sections de freins gérées automatiquement par des ordinateurs, mais l'on peut encore voir sur de très vieux modèles de montagnes russes que l'opération doit être faite manuellement.
Roue de friction vignette|gauche|230px|Roues de friction. vignette|Plaque passant entre les roues de friction pour permettre la propulsion, sous un train de Pégase Express au parc Astérix.
Une roue de friction (drive tire ou squeeze tire en anglais selon le contexte) est essentiellement un pneu motorisé utilisé pour propulser un train le long du rail. Ce procédé est le plus souvent utilisé en station ou sur les zones de freinage. Le train est ainsi déplacé à une vitesse allant de 5 à mais il peut aussi être lancé à grande vitesse dans certaines installations de montagnes russes lancées. Citons ainsi Incredible Hulk Coaster d'Universal's Islands of Adventure, propulsées par pneus sur plan incliné.
Certaines montagnes russes junior comme la gamme Roller Skater de Vekoma utilisent les roues de frictions au lieu d'un lift à chaîne.
Les roues de friction sont aussi utilisées pour déplacer d'autres types d'attractions comme les grandes roues, les bateaux à bascule, les chenilles tournantes foraines ou d'autres manèges à sensations.
Les roues de friction sont souvent utilisées de deux façons pour les montagnes russes. Quand elles sont orientées de manière horizontale, les roues sont souvent placées par paire sur une portion plate, avant d'aller en gare, ou pour en sortir. Dans ce cas, le train se déplace tout doucement. Quand les roues de friction sont orientées verticalement, elles frottent contre une plaque métallique située horizontalement sous le train, bien souvent rainurée pour accroître la friction entre la roue et la voie. L'un des désavantages des roues de friction verticales est qu'en cas de pluie, la friction peut être réduite, cela peut causer un arrêt d'urgence.
Voie de lancement vignette|Zone de lancement de Speed Monster (2006), à TusenFryd en Norvège.
Une voie de lancement (ou Launch track) est une section que l'on trouve uniquement sur les montagnes russes lancées. Cette section de rail, toujours en ligne droite permet de faciliter la prise de vitesse lors du lancement de trains. Elle est souvent légèrement inclinée vers le haut de manière à faciliter un éventuel retour en marche arrière du train dans le cas d'un lancement pas assez puissant.