概要
走行用のレールの傍らに設けられた、集電用の3本目のレール、またはその方式のことである。「サードレール」とも呼ばれる。車両に取り付けられた「コレクターシュー」とよばれる集電装置を、この傍らのサードレールに接触させることで、走行に必要な電力の供給を受ける。コレクターシューは名称を和訳した「集電靴」(しゅうでんか)や名称を一部略した「コレクター」、「シュー」とも呼ばれる。
東京メトロ(旧：営団)の銀座線、丸ノ内線などの地下鉄路線に見られる。また、かつては信越本線の碓氷峠区間旧線でも用いられた。
電車の屋根にパンタグラフを設けるスペースが不要になり、掘削するトンネルの断面を小さくできるため、建設費を抑えられるメリットがある。
･･･のだが、通常の電車と規格が異なるため、近隣のJRや私鉄の路線と相互乗り入れができず、また緊急時など線路へと下りる場合に感電事故の危険があることや、法や基準で定められた絶縁距離がとれないため架空電車線方式(パンタグラフ方式)に比べ低圧の電源しか使用できない。
▲この看板がその危険性を雄弁に語っている。
国内の場合では法規上「高圧」に該当しない(※)直流600Vか、国内外ともに一般的な饋電電圧となる直流750Vが採用されている。ちなみに、CIS諸国では3,300V設計の機器を使うため825Vの路線もあり、欧州や中国では法規上の高圧とみなされる電圧や絶縁距離などの規則や基準が異なるため1,200Vや1,500Vの路線もある。また、結局実現せず750Vのままになっているが、開業当初の大阪市営地下鉄（現OsakaMetro）の電化方式は将来的に地上の国電より上の性能を実現するため1500Vへの引き上げを画策していた。750Vという電圧も、結線を変えるだけでありモーターの性能は変動しないことから選ばれ、当初より対地電圧は1500V対応のモーター（外部筐体と導体露出部の間隙が大きい）を用いている。
2018年時点では東京・名古屋が600V、それ以外が750Vであるが、2020年代はじめに東京メトロの2線も750Vに昇圧予定のため、600Vは名古屋のみの規格になる。
･･･というわけで、日本では相互乗り入れを重視するほか、地上区間の安全確保の観点から地下鉄でもパンタグラフ方式を採用する路線が主流となっている。直通を前提としていないリニア地下鉄も同様である。
一方、関西では市営モンロー主義の名残りで第3軌条路線が作られた時期が長く、近鉄けいはんな線は自分の車輌のほうを大阪市営地下鉄に合わせて第3軌条方式にした。ちなみに、近鉄けいはんな線は日本の第3軌条鉄道で最速を誇る(大阪市営地下鉄が70km/hに対して、けいはんな線は95km/hである) 。
欧州や米国では架空電車線方式の区間と第3軌条方式の両方の区間に乗り入れる列車があるためパンタグラフと集電靴の両方を装備している列車があり、また碓氷峠区間旧線用の電気機関車も駅構内は架線が張ってあるためパンタグラフ(改造前のEC40型電気機関車のみトロリーポール)と集電靴の両方を装備していた。
西ヨーロッパ各国を直通運転しているユーロスターは、かつてイギリス領内で高速新線（CTRL）が開通していなかった時代第3軌条集電（直流750V）の在来線を160km/hで運行しており、非常に稀な例ではあるが高速列車の運転実績がないわけではない。
ラテン圏では美観を理由に25kV特別高圧交流電化を第3軌条でできないか、と物騒極まりない質問をエンジニアにぶつけてきたこともある。
この送電レールの置き方（＝集電靴の接触方法）は何通りかある。今現在日本で主流なのは上面接触型で廻りを厳重に感電防止ガイドで囲ったものであるが、碓氷峠旧線やドイツのUバーンのように下面接触や、イギリスのように上面接触だがガードが全く無いものもある。
架線集電方式と同じく、帰線電流は通常は走行レールを導体として用いるが、さらにもう一本走行レール間に上面接触式の第4軌条を設けてこれを帰線導体とし、大地と電圧を一応無関係にしているケースも有る。とはいえ、どこかで通電していた場合に誤って短絡すれば危険なのは言うまでもなく、この方式も安全云々よりまず信号用の軌道回路が直流方式しかなかった時代の産物である。
ちなみに第3軌条方式の車両が地方私鉄等に譲渡される場合、本来は装備されていないはずのパンタグラフを取り付けることになり、かなりマニアックな改造車となる。
(例:元営団2000系→銚子電鉄デハ1000、元東京メトロ01系→熊本電鉄01系など)
▼図入りの解説は、こちらも参照されたし。
なお架線が存在しないので見た目からよく誤解されがちだが､新交通システムは側面の案内軌条に集電線が組み込んであるため､第3軌条路線ではない。(モノレールの集電構造に近い)
第３軌条線の営業線内では危険防止の為に踏切は一切設置されていない。殆どが高架線か地下線の構造である。
非営業線では上野駅の近くにある東京メトロ銀座線上野検車区の地上部への入出庫線に日本唯一の第3軌条線の踏切が存在する。
踏切内は集電線が切られており(列車は惰性走行で通過する)､道路側は安全に通行できる。
また列車通過時以外は線路側は踏切と連動した柵で塞がれ､踏切から線路内へは入れない仕組みになっている。
補足
(※)・・・国内の場合では直流750V超、交流600V超は法規上の「高圧」になるため、第3軌条方式だと基準や省令に抵触してしまい採用できない。
日本の第3軌条路線
- 札幌市営地下鉄南北線（750V）
- 東京メトロ銀座線・丸ノ内線（600V）※750Vに昇圧予定
- 横浜市営地下鉄ブルーライン（750V）
- 名古屋市営地下鉄東山線・名城線・名港線（600V）
- 大阪市営地下鉄御堂筋線・谷町線・四つ橋線・中央線・千日前線（750V）
- 北大阪急行電鉄（750V）
- 近鉄けいはんな線（750V）
ピクシブに記事のある海外の第3軌条路線(電圧の判明しているもののみを表記)
ロシア
- モスクワ・メトロ（825V）
- サンクトペテルブルク地下鉄（750V・825V）
ドイツ
南北アメリカ
- ニューヨーク市地下鉄（625V）
- メトロビアスB線（600V）※架線との併用
- スカイトレイン（600V・750V）※600Vはリニア地下鉄
中国
台湾
イラン
- テヘラン・メトロ（750V）
