第三軌条方式

また、高速運転に適さないのも欠点である。近鉄けいはんな線で95km/h運転が行われているほか（120km/h運転の試験が行われたこともある）、イギリスでも160km/h運転をしている区間もあるが、一般的に200km/h以上の高速運転には向かない。イギリス国内のユーロスターが架空線方式の高速新線（CTRL）に切り替えられたのも、フランス国内との速度差が大きいうえ、英仏海峡トンネルの出口で集電方式の切り換えが発生するという不都合があったからである。

1990年代前半だと騒音の低減も狙うべく日本で新幹線のような高速運転を可能とする研究もしていたようだが、低電圧では高速運転に不向きで、高圧電流は地表に近い位置での使用が何かと危険であるため断念したという。

第三軌条は地上に設置されているが、走行用レールが電気的に接地されているのに対し、第三軌条は地上から絶縁されている。また、第三軌条は車両の重量を支えるわけではないので、走行用レールと同一のレールを使用する必要はない。

地上に高圧線を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手前には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。

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。近年は地上路線との乗り入れが普及したため、剛体架線などを使用した架空電車線方式を採用する地下鉄が多く、国内の鉄輪式リニアモーターカーによる地下鉄も、全て架空電車線方式である。

線路内の低い位置に高電圧供給源を設置するため、地下鉄の駅や高架区間（ホームなど）では係員以外が線路に立ち入れないよう、注意警告表示を掲示するなどの十分な防護を行う必要もある。世界的に見ても供給電圧は大半の路線が直流900V未満で、1,500Vもしくは3,000Vを多用する架線集電式より低い。

路面電車でも第三軌条による地表集電方式が用いられている例がある。給電用レールは細かい絶縁区間に分割され、車両の真下の部分にのみ通電されるようになっている。19世紀末に登場したものの安全性に問題がありすぐに姿を消したが、2003年にフランスのボルドーで再度実用化された。路面電車の第三軌条集電方式にはこのほかに地中の溝に給電用レールを敷設する地中溝（コンデュイット）方式が存在した。

日本で最初の採用例

アプト式時代の信越本線横川駅 - 軽井沢駅間（通称「横軽」）が、第三軌条方式の最初である。電化は直流600Vで、下面接触方式であった。架空線式とならなかったのは、蒸気機関車用のサイズで作られたトンネルのため、架空線化するには断面が小さすぎ、その改修コストが莫大であったのが理由である。

なお、横川駅および軽井沢駅構内は架空線方式をとったため（こちらも直流600V）、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、地下鉄車両と異なり集電靴はいずれも車端部に装備されていた。

上面接触と下面接触

レールの上側と下側のどちらを集電靴が擦るのかは、国によってもさまざまである。

日本では、前項で紹介した信越本線の横軽以外は、すべて上面接触である。一方、日本以外では、ベルリンSバーンなどのように下側に接触しているものもある。テンプレート:要出典範囲

四軌条方式

四軌条方式（Four rail system）はロンドン地下鉄のみで見られるもので、通常位置の第三軌条から集電した電力を、走行用レールではなく、その間に設置した第四軌条に返す方式。