Le troisième rail est une technique d'alimentation en énergie électrique d'un système de transport ferroviaire, utilisé en particulier dans les réseaux de métro (Un métro, apocope du terme métropolitain lui-même abréviation de chemin de fer métropolitain,...) ou de trains de banlieue (La banlieue désigne communément l'espace urbanisé d'une ville qui est situé...).
Parmi les nombreux réseaux utilisant un système d'alimentation par troisième rail (Le troisième rail est une technique d'alimentation en énergie électrique d'un système de...), on peut citer aux États-Unis les métros de New York (New York , en anglais New York City (officiellement, City of New York) pour la distinguer de...), Los Angeles (Los Angeles est une ville des États-Unis située au sud de la Californie, sur la côte pacifique....) et de Washington, le BART de San Francisco et le MBTA de Boston. Au Royaume-Uni, le troisième rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files...) est utilisé par le métro de Londres (Le métro de Londres, couramment nommé l’Underground ou le Tube (en référence à la forme...) (qui nécessite même un quatrième rail), le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de la banlieue sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville...) ainsi que certains services à plus longue distance. En Allemagne les réseaux de métro du type U-Bahn et les réseaux de banlieue S-Bahn (Le S-Bahn ou Schnellbahn est le nom d'un réseau ferré de type Réseau express régional en...) de Hambourg et Berlin emploient aussi le troisième rail. Il en est de même des métros d'Amsterdam aux Pays-Bas, de Varsovie en Pologne, de Moscou () et Saint-Pétersbourg en Russie. En France, ce système est encore en usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) dans le métro de Paris (Le métro de Paris est un des systèmes de transport en commun desservant la ville de Paris...) ainsi que sur quelques ligne secondaires comme la ligne Saint-Gervais-Vallorcine (La ligne Saint-Gervais - Vallorcine est une ligne de chemin de fer à voie unique, à écartement...).
Ce troisième rail d'alimentation électrique (Le terme d'alimentation électrique désigne un ensemble de systèmes capables de fournir de...) n'a rien à voir avec le troisième rail employé dans les voies à double écartement.
Si l'on excepte les systèmes de batteries à bord des trains, l'alimentation par troisième rail est le plus ancien système d'alimentation électrique utilisé dans les chemins de fer. Un train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) électrique expérimental utilisant cette technique d'alimentation a été mis au point (Graphie) par la firme allemande Siemens & Halske et exposé à la foire de Berlin en 1879. L'emploi du troisième rail dans les transports publics a commencé dans les années 1880 pour les tramways et les chemins de fer traditionnels. Le premier réseau de métro souterrain à utiliser le troisième rail fut le City & South London Railway, mis en service en 1890.
En 1901, Granville Woods, un éminent inventeur afro-américain, obtint un brevet couvrant diverses améliorations du troisième rail. Bien qu'il soit parfois considéré comme l'inventeur du troisième rail, de nombreux autres brevets sur ce sujet ont été déposés depuis cette époque, notamment par Thomas Edison (Thomas Edison (Thomas Alva Edison) (11 février 1847 à Milan Ohio - 18 octobre 1931 à...) en 1882.
Le troisième rail est placé soit entre les rails de roulement, soit, le plus souvent, à l'extérieur. Le courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) est transmis au train par l'intermédiaire de " patins " glissants, maintenus en contact avec le troisième rail. Dans beaucoup de cas, un système de couverture isolante est fixé au dessus du rail pour protéger le personnel travaillant près des voies ; dans certains cas, le patin frotte sur le côté ou sur le dessous du rail, permettant ainsi de monter la protection directement sur le sommet du rail. Lorsque le patin glisse sur la face inférieure du rail, cela présente en outre l'avantage de ne pas être gêné par la présence de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et...) ou de feuilles mortes.
Le troisième rail est une alternative au système d'électrification par caténaire (Une ligne aérienne de traction électrique est appelée:) qui transmet le courant au train par l'intermédiaire de pantographes fixés sur le toit (Le toit est la structure couvrant la partie supérieure d'un édifice, permettant...) des véhicules. Dans certains cas, métros ou lignes régionales, le système d'alimentation est mixte, partie par troisième rail et partie par caténaires, les véhicules devant être équipés des deux systèmes de captage de courant. Cest le cas par exemple du métro de Rotterdam ou de celui de Milan (Milan (en italien Milano, du latin Mediolanum, en lombard Milàn) se situe dans le nord de...) (ligne M1). Tandis que les systèmes de caténaires peuvent fonctionner sous des tensions allant jusqu'à 25 kV ou plus, en courant alternatif (Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current...), la plus faible distance d'isolement autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) du rail sous tension impose un maximum d'environ 1200 V (réseau de banlieue de Hambourg) et c'est le courant continu (Le courant continu est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un...) qui est employé.
Comme dans le cas des caténaires, le courant de retour circule en général dans l'un des deux, ou les deux, rails de roulement, la fuite vers le sol n'étant pas un problème. Lorsqu'il s'agit de métros sur pneus, comme à Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande...) ou partiellement à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), des barres d'alimentation sous tension sont prévues pour conduire le courant. Le retour du courant de traction s'effectue par les rails de roulement traditionnels placés entre les pistes de roulement. Le système comprenant un troisième rail pour l'alimentation électrique, placé à l'extérieur des rails de roulement, et un quatrième rail, placé entre ceux-ci, assurant le retour du courant de traction (ce qui a d'autres avantages), est utilisé par quelques réseaux, dont le plus important est le métro de Londres.
Les systèmes à troisième rail présentent quelques inconvénients, notamment :