Rel ketiga
Pada desain lain, rel ketiga (arus maju, di luar rel berjalan) dan rel keempat (arus balik, di tengah jalur kereta), digunakan oleh beberapa sistem beroda besi; lihat rel keempat. London Underground adalah yang terbesar dari penggunaan ini.
Sistem rel ketiga merupakan cara alternatif dari sistem kabel listrik aliran atas yang mengirimkan kekuatan untuk kereta api lewat pantograf yang berada pada atap kereta. Sistem kabel listrik aliran atas dapat beroperasi pada 25 kV atau lebih, menggunakan Arus bolak-balik (AC), sedangkan sistem rel ketiga tidak dapat beroperasi di atas 1500 V, yang mana menggunakan arus searah (DC). Di beberapa tempat, kedua sistem tersebut digunakan secara bersamaan.
Beberapa sistem menggunakan rel ketiga, dan tenaga lain seperti listrik aliran atas atau tenaga diesel. Ini mungkin karena adanya pembagian wilayah jalur kereta api secara terpisah, peraturan daerah, atau alasan historis lainnya.
Di wilayah selatan British Rail, depo kereta barang diberi sebuah kabel listrik aliran atas untuk menghindari bahaya dari rel ketiga. Lokomotifnya dilengkapi dengan pantograf.
Di New York City, kereta listrik yang harus menggunakan rel ketiga setelah meninggalkan Grand Central Terminal beralih ke sistem listrik aliran atas di Pelham ketika mereka harus beroperasi keluar dari New York, melewati New Haven Line Metro Utara ke Connecticut. Pemindah dibuat di dalam kereta, dan dikendalikan dari posisi masinis.
Blue Line dari Otoritas Transportasi Teluk Massachusetts Boston menggunakan elektrifikasi rel ketiga dari awal jalur di pusat kota sampai ke stasiun Airport, dimana ia beralih ke sistem kabel listrik aliran atas untuk sisa jalurnya sampai ke stasiun Wonderland. Bagian terluar dari Blue Line berada sangat dekat dengan Samudera Atlantik, dan ada kekhawatiran tentang kemungkinan penumpukan salju dan es pada rel ketiga yang berada begitu dekat dengan air.
Metode penggunaan bersama rel ketiga dengan listrik aliran atas juga digunakan pada beberapa kereta api antarkota AS yang memanfaatkan rel ketiga baru di daerah pinggiran kota, dan kabel listrik aliran atas di daerah pusat kota, misalnya Skokie Swift di Chicago.
Beberapa jenis kereta di Inggris telah dapat beroperasi pada kedua penggunaan kabel listrik aliran atas dengan rel ketiga, termasuk British Rail Class 313, 319, 325, 350, 365, 375/6, 377/2, 377/5, 377/7, 378, 373, 395, dan 700 EMU, ditambah lokomotif kelas 92.
Jalur yang lebih tua di barat Oslo T-bane dibangun dengan sistem listrik aliran atas, sedangkan jalur di timurnya dibangun dengan rel ketiga, meskipun seluruh sistem sejak itu telah dikonversi ke rel ketiga. Sebelum konversi, kereta OS T1300 dan T2000 OS (sekarang sudah pensiun) bisa beroperasi pada kedua sistem. Untuk mengurangi biaya investasi, Metro Rotterdam, pada dasarnya dengan sistem rel ketiga, telah
diberikan beberapa cabang kecil yang dibangun di atas permukaan sebagai kereta api ringan (disebut 'Sneltram' dalam bahasa Belanda), dengan berbagai penyeberangan yang dilindungi dengan pembatas dan lampu lalu lintas. Cabang-cabang ini memiliki kabel listrik aliran atas.
Rel ketiga jalur kereta api Culoz-Modane di Perancis dielektrifikasikan dengan 1500 V DC, kemudian dikonversi ke kabel listrik aliran atas pada tegangan yang sama. Stasiunnya sendiri memiliki kabel listrik aliran atas dari awal pembuatan jalur tersebut.
Sebuah kereta api dapat dielektrifikasikan dengan kabel listrik aliran atas dan rel ketiga pada waktu yang bersamaan. Hal ini terjadi, misalnya, di Hamburg S-Bahn antara tahun 1940 dan 1955. Contoh modern adalah Stasiun Kereta Api Birkenwerder dekat Berlin, yang memiliki rel ketiga di kedua sisi dan kabel listrik aliran atas. Seluruh komplek Penn Station di New York City juga dielektrifikasi dengan kedua
sistem. Namun, sistem tersebut memiliki masalah dengan interaksi pasokan listrik yang berbeda. Jika salah satu pasokan DC dan yang lainnya AC, sebuah pra magnetisasi yang tidak diinginkan dari transformator AC dapat terjadi. Untuk alasan ini, elektrifikasi ganda biasanya dihindari.
Stasiun perbatasan Modane di jalur kereta api Fréjus antara Prancis-Italia dielektrifikasikan dengan tenaga 1500 V DC di kedua rel ketiga untuk kereta Perancis, dan dengan kabel listrik aliran atas (awalnya tiga fase, kemudian 3000 V DC) untuk kereta Italia. Ketika bagian jalur di Perancis dikonversi ke kabel listrik aliran atas, tegangan kabel diturunkan ke 1500 V DC. Sekarang kereta Italia berjalan di Modane dengan 1500 V DC bukan 3000, setengah dari tenaga sebelumnya.