第三軌条方式
第三軌条は地上の低い位置に設置されているが、走行用レールが地表とほぼ同電位であるのに対し、第三軌条は地表に対して公称電圧に等しい電圧を有している。また、第三軌条は車両の重量を支持しないため走行用レールと同じ種類のレールを使用する必要はなく、走行用レールよりも細いものや、強度は劣るが電気抵抗の低い低炭素鋼レールが用いられている。
第三軌条は地表上低い位置に設置されるため、線路を横断する形の平面交差にあまり向かないのも欠点である。ロンドン南郊やベルリンSバーン、シカゴ・Lの郊外地上区間など、踏切のある路線も存在するが、第三軌条の特性の面から大半の路線は立体化されている。なお、日本でも東京メトロ銀座線の上野駅から分岐する上野検車区の地上部出入庫線に一般道路との踏切があるが、この踏切から線路内に人が立ち入らないように、線路側にも電車の通過時のみ開閉する遮断柵が設けられているほか、道路との交差部には第三軌条を設置していない。
日本では一部の地下鉄および、第三軌条方式の地下鉄と直通運転している路線だけに用いられているが、欧米ではロンドン近郊の旧国鉄路線など、地上の路線にも広く採用されている。フランスのピレネー山脈には、"Train Jaune"(トラン・ジョーヌ、黄色い列車)と称する、フランス国鉄(SNCF)の経営による第三軌条集電の小型電車を使用する山岳ローカル線のセルダーニュ線も存在する。
第三軌条方式は建設コストの面から、小断面のトンネルで建設しようとする場合に有利で、地下鉄などトンネル断面を小さくしたい場合に採用された。
1893年(明治26年)に開業したアプト式時代の信越本線横川駅 - 軽井沢駅間(通称「横軽線」)が、第三軌条方式の最初の例である。電圧は直流600ボルトで、下面接触方式であった。横軽線に多数存在するトンネルは蒸気機関車用の規格で作られており、架空電車線化するためにはトンネル断面を高さ方向に拡張する工事が必要であった。その工事費用は莫大なものとなることが予想されたため、低予算で実現可能な第三軌条方式が採用されたのである。
なお、横川駅および軽井沢駅構内は、機関車付け換え作業や貨車入換作業時の安全性を考慮して架空電車線方式を採ったため(こちらも直流600ボルト)、機関車はいずれも集電靴とパンタグラフ(初期はポール)の双方を装備したハイブリッド集電方式としていた。また、機関車がいずれもロッド駆動であったこともあり、電車とは異なり、機関車の集電靴はいずれも車端部に装備されていた。