概述
德國的西門子公司於1879年的柏林博覽會展示了一列從第三軌取電的樣板列車。不久,很多鐵路和電車系統均套用第三軌牽引供電技術。位於倫敦的第一條電氣化捷運在1890年開通時亦是使用第三軌作為供電系統。顧名思義,第三軌供電的概念就是在列車行走的兩條路軌以外,再加上帶電的鋼軌。這條帶電鋼軌通常設於兩軌之間或其中一軌的外側。電動列車的集電裝置在帶電路軌上接觸並滑行,把電力傳到列車上。這種集電裝置在英語稱為 shoe,中譯為集電靴(取流靴)。
第三軌早期使用的為低碳鋼軌,如北京、天津早期的捷運,近些年逐步使用鋼鋁複合軌,國內武漢輕軌首次採用,目前在北京、天津、廣州等捷運已經全面套用。目前除廣州捷運已經使用國產化成功的鋼鋁複合軌.鋼鋁複合軌用做第三軌,改善了第三軌受流的技術性能,新建設的城市軌道交通項目採用鋼鋁複合軌已成為趨勢。第三軌式接觸網的電壓多採用IEC 標準, 為直流 600 V或750 V ,我國1969年開通的北京捷運採用的第三軌受電電壓為直流 750 V ,但也有的國家採用較高的電壓,如西班牙巴塞隆納捷運就採用了直流1500 V和1200 V。廣州捷運是國內首先採用DC1500V第三軌供電系統的城市軌道交通單位。
優點
1、裝置帶電軌的成本往往比高架電纜低,因為高架電纜需要支架而帶電路軌不用。實際上,成本問題是很多軌道供電系統沒有轉用高架電纜的主因。2、天災對帶電軌的影響較高架電纜少 (洪水泛濫除外)。
3、帶電軌比高架電纜更適合安裝於半徑較小的隧道。
4、有些乘客認為高架電纜有礙觀瞻,相比之下帶電軌的視覺效果較佳。
缺點
1、暴露戶外的帶電軌道構成危險:有些企圖橫過路軌的人便因不幸踏在帶電軌道上而觸電致死。甚至有人因在帶電軌道上小便,電流從軌道經過尿液傳到人體而觸電死亡。例如台北捷運淡水線即有平面軌道供電路段,為防止民眾誤踏而加設嚴密的鐵絲網
2、電壓問題:帶電軌道的電壓不能太高,否則電流會在路軌間形成電弧。由於電壓不高,故在興建鐵路時每隔一小段便要設立一個電站,以確保電力供應穩定──但這樣也加重了成本,因此只適合用在短距離的地下鐵或都市內的軌道運輸。另外,電壓問題亦使高速列車和貨運列車不適合於軌道供電系統,故一般只有速度較低、載重較小的列車 (亦即通常用於大眾運輸的一類列車) 才使用軌道供電系統 (但英格蘭東南部的鐵路幹線便大規模地採用軌道供電)
3、限速:由於集電靴在高速之下難以準確地抓緊帶電軌,故採用軌道供電系統的鐵路限速不能太高。一般而言,採用軌道供電系統的列車的時速上限是約130公里 (70 英里)
4、電流流失:由於帶電軌道接近地面,故有時電流流失到地面。一些帶電軌道會加上鋁條以減少電流流失 (因為鋁的傳電能力比鋼為佳)。然而,由於鋁對熱力的膨脹反應與鋼有所不同,為避免損毀帶電軌,帶電軌的兩旁都必須有鋁條栓緊。
5、縫隙問題:在轉轍器、平交道等處,帶電軌都必須留下空隙以容許其他路軌穿越其間。一般來說,使用軌道供電的列車都是動車組,列車幾乎一定擁有多於一個集電靴,所以空隙不會構成什麼問題。但在某些情況下,列車仍有可能因為全部的集電靴都在空隙之中,無法取得電力而不能行動。這時列車需要由其他機車推動、或接駁緊急用電纜到最近的帶電路軌上,以取得動力。由於這些事故多於繁忙的交匯處發生,故通常都會導致嚴重的擠塞及延誤。