Темір жолға электр қуатын беру әдісі

Кіріспе

Темір жол пойзын электрмен қамтамасыз ету әдісі – темір жолдар үшін электр жүйесі.

Үшінші рельс, сондай-ақ тірі рельс, электр рельсі немесе өткізгіш рельс деп аталатын бұл жүйе, темір жол локомотивіне немесе пойызға электр қуатын темір жол рельстерімен қатар немесе олардың арасында орналасқан жартылай үздіксіз, қатты өткізгіш арқылы жеткізу тәсілі болып табылады. Ол көбінесе сыртқы ортадан толық немесе дерлік толық бөлінген өз желілерінде жүретін жаппай немесе жылдам транзиттік жүйелерде қолданылады. Үшінші рельстік жүйелер әдетте тұрақты токпен жабдықталады. Көшеде жүретін қазіргі заманғы трамвай жүйелері, ашық электр рельсіне тиіп электр тогының соғуы қаупін болдырмау үшін, сегменттелген жер деңгейіндегі электрмен жабдықтауды қолданады, мұнда әрбір сегмент тек оны пайдаланатын көлікпен жабылғанда ғана электрлендіріледі. Электрлендіру үшін қолданылатын үшінші рельс жүйесі, екі рельстік теміржолдарда қолданылатын үшінші рельске қатысы жоқ.

Сипаттама

Үшінші рельсті жүйелер – бұл пойыздарға электрлік сүйреу қуатын қосымша рельс (желілік рельс деп аталады) арқылы беру тәсілі. Көптеген жүйелерде желілік рельс жүретін рельстерден тыс, төсектердің соңына орналастырылады, бірақ кейбір жүйелерде орталық желілік рельс қолданылады. Желілік рельс керамикалық оқшаулағыштарда ("қазан" деп аталады), жоғарғы жағынан немесе төменгі жағынан оқшауланған тіреулерде, әдетте 10 фут (3 м) аралықта орнатылады. Пойыздар желілік рельспен байланыс жасайтын металл контактілік блоктармен (коллекторлық аяқ киім, контактілік аяқ киім немесе жинағыш аяқ киім деп те аталады) жабдықталған. Сүйреу тогы қозғалыс рельстері арқылы генерациялық стансаға қайтарылады. Солтүстік Америкада желілік рельс әдетте жоғары өткізгіштікке ие болаттан немесе өткізгіштігін арттыру үшін алюминийге бекітілген болаттан жасалады. Әлемнің басқа бөліктерінде, төмен электрлік кедергісі, ұзақ қызмет ету мерзімі және жеңіл салмағы үшін, тот баспайтын болаттан жасалған контактілік беті немесе қақпағы бар экструзияланған алюминий желілік рельстері артықшылықты технология болып табылады. Электрлік тізбектегі кедергіні азайту үшін жүріс рельстері сымдар немесе басқа құрылғылар арқылы электрлік түрде байланыстырылады. Контактілік аяқ киім үшінші рельстің түріне байланысты үшінші рельстің астында, үстінде немесе жанында орналастырылуы мүмкін: мұндай үшінші рельстер сәйкесінше төменгі контактілік, жоғарғы контактілік немесе бүйірлік контактілік деп аталады. Желілік рельстерді тегіс өткелдерде, қиылыстарда және подстанциялардың аралықтарында үзу қажет. Пойыздың контактілік аяқ киімдерінің тегіс байланысын қамтамасыз ету үшін әр бөлімнің соңына конустық рельстер орнатылады. Пойыз бен рельс арасындағы контакт орны әр түрлі: ең алғашқы жүйелер жоғарғы контактіні пайдаланған, бірақ кейінгі жетілдірулер бүйірлік немесе төменгі контактіні пайдалануға мүмкіндік берді, бұл желілік рельсті жабуға, жол жұмысшыларын кездейсоқ контактіден қорғауға және желілік рельсті аяз, мұз, қар және жапырақтардан қорғауға мүмкіндік берді.

Қауіпсіздік

Жерге жақын орналасқан үшінші рельсті жүйелер электр тогының соғуына қауіпті болғандықтан, жоғары кернеу (1500 В-тан жоғары) қауіпсіз деп есептелмейді. Сондықтан, пойызға жеткілікті қуат беру үшін өте жоғары ток қолданылуы керек, бұл үлкен кедергілік шығындарға және салыстырмалы түрде жақын орналасқан қоректендіру нүктелеріне (электрлік подстанцияларға) әкеледі. Электрленген рельс кездейсоқ түрде жолға түсіп немесе оған тиіп кеткен адамның өміріне қауіпті. Бұл қауіпке платформалық экран есіктерін орнату арқылы жол берілмейді, ал станцияның орналасуы мүмкіндік берсе, өткізгіш рельс платформадан алыс, жолдың қарамағында орналастырылып, тәуекелді азайтуға болады. Үшінші рельсті жанасудан қорғау үшін тіреуіштермен бекітілген жапқыш тақта қолданылуы мүмкін, бірақ көптеген жүйелер оны қолданбайды. Егер жапқыш тақталар қолданылса, олар рельстің жоғарғы бөлігіндегі құрылыстың габариттерін азайтады, бұл өз кезегінде жүк көтеру габариттерін азайтады. Дәрежелі қиылыстарда жаяу жүргіншілердің жолға шығып, үшінші рельске кездейсоқ тиіп кету қаупі де бар, егер толық бөлу жүзеге асырылмаса. 1992 жылы АҚШ-та Иллинойс штатының Жоғарғы соты Чикаго көлік басқармасына 1,5 миллион доллар айыппұл салды, себебі ол Kedzie станциясындағы дәрежелі қиылыстағы жолға шығып, күдікпен зәр тастауға тырысқан мас адамды тоқтатуға қатысты. Кондукторлы рельстің соңғы пандустары (үзілген немесе жағы ауысқан жерлерде) аяқ киімнің механикалық әсерінен жылдамдыққа шектеу қояды және үшінші рельсті пайдаланудың жоғарғы шегі болып саналады. Үшінші рельсті пойыздың әлемдік жылдамдық рекорды 1988 жылдың 11 сәуірінде британдық 442 EMU класты пойызбен тіркелді. Сыртқы объектімен соқтығысқан жағдайда, төменгі жүріс жүйелерінің біртіндеп орналасқан соңғы пандустары үшінші рельстің жолаушылар вагонының ішіне енуіне мүмкіндік береді, бұл қауіпті жағдайды тудыруы мүмкін. Бұл 2015 жылы Вальхалладағы пойыз апатында бес жолаушының қаза болуына себеп болды деп есептеледі. Заманауи жүйелер, мысалы, жер деңгейіндегі қуат беру (алғаш рет 2003 жылы Бордо трамвайында қолданылды), қуатты рельсті сегменттеу арқылы қауіпсіздік мәселесін шешеді, әр сегмент оны пайдаланатын көлік толық жабатын кезде ғана қуаттандырылады. Мысалдар: Филадельфиядағы SEPTA Market–Frankford Line және Лондонның Docklands Light Railway.

Because third rail systems, which are located close to the ground, present electric shock hazards, high voltages (above 1500 V) are not considered safe. A very high current must therefore be used to transfer adequate power to the train, resulting in high resistive losses, and requiring relatively closely spaced feed points (electrical substations). The electrified rail threatens electrocution of anyone wandering or falling onto the tracks. This can be avoided by using platform screen doors, or the risk can be reduced by placing the conductor rail on the side of the track away from the platform, when allowed by the station layout. The risk can also be reduced by having a coverboard, supported by brackets, to protect the third rail from contact, although many systems do not use one. Where coverboards are used, they reduce the structure gauge near the top of rail. This in turn reduces the loading gauge. There is also a risk of pedestrians walking onto the tracks at level crossings and accidentally touching the third rail, unless grade separation is fully implemented. In the United States, a 1992 Supreme Court of Illinois decision affirmed a $1.5 million verdict against the Chicago Transit Authority for failing to stop an intoxicated person from walking onto the tracks at a level crossing at the Kedzie station in an apparent attempt to urinate. The end ramps of conductor rails (where they are interrupted, or change sides) present a practical limitation on speed due to the mechanical impact of the shoe, and is considered the upper limit of practical third rail operation. The world speed record for a third rail train is attained on 11 April 1988 by a British Class 442 EMU. In the event of a collision with a foreign object, the beveled end ramps of bottom running systems can facilitate the hazard of having the third rail penetrate the interior of a passenger car. This is believed to have contributed to the death of five passengers in the Valhalla train crash of 2015. Modern systems, such as ground level power supply (first used in the tramway of Bordeaux in 2003), avoid the safety problem by segmenting the powered rail, with each segment being powered only when fully covered by the vehicle which utilizes its power. the SEPTA Market–Frankford Line in Philadelphia; and London's Docklands Light Railway.

Электрлік ескертулер және баламалы технологиялар

Электрлік жетекті пойыздар (алыстағы электр стансасында өндірілген және пойыздарға берілетін электр қуатын пайдаланады) әр пойызға жеке қуат агрегаттары орнатуды қажет ететін дизельдік немесе булық пойыздарға қарағанда айтарлықтай тиімді. Бұл артықшылық, әсіресе жоғары қозғалыс тығыздығы бар қалалық және жылдам транзиттік жүйелерде ерекше байқалады. Контактілік үшінші рельске қосылудың механикалық шектеулеріне байланысты, осы әдіспен қуат алатын пойыздар жоғары кернеулі сымдар мен пантографтарды пайдаланатын пойыздарға қарағанда төмен жылдамдыққа ие болады. Дегенмен, олар қала ішінде артықшылыққа ие болуы мүмкін, себебі оларға өте жоғары жылдамдық қажет емес және визуалды ластануды азайтады. Үшінші рельс – пойыздарға пантографтар арқылы қуат беруге арналған әуе желілеріне балама болып табылады. Әуе желілері 25 кВ немесе одан да жоғары кернеумен, айнымалы ток (AC) арқылы жұмыс істей алады, ал тірі рельс маңындағы қашықтық шамамен 1200 В құрайды, ал кейбір жүйелерде 1500 В (Гуанчжоу метрополитенінің 4-желісі, Гуанчжоу метрополитенінің 5-желісі, Шэньчжэнь метрополитенінің 3-желісі) және тұрақты ток (DC) қолданылады. Кейбір желілердегі немесе жүйелердегі пойыздар екі түрлі қуат беру режимін де пайдаланады (төменде қараңыз). Әлемдегі барлық үшінші рельстік жүйелер тұрақты токпен қуаттандырылады. Бұған тарихи себептер де жатады. Алғашқы жетекті қозғалтқыштар тұрақты ток қозғалтқыштары болды, ал сол кездегі түзету жабдықтары үлкен, қымбат және пойыздарға орнату үшін қолайсыз болды. Сонымен қатар, салыстырмалы түрде жоғары токтарды беру AC-ге қарағанда DC-де жоғары шығындарға әкеледі. Тұрақты ток жүйесі үшін қосалқы станциялар (әдетте) бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасуы керек, бірақ нақты арақашықтық желінің тасымалдау қабілетіне, ең жоғары жылдамдығына және қызмет ету жиілігіне байланысты. Ток шығындарын азайту (соның салдарынан қоректендіруші/қосалқы станциялардың арақашықтығын ұлғайту, үшінші рельстік электрлендірудің маңызды шығыны) үшін гибридтік алюминий/болат конструкциясынан жасалған композиттік тоқ өткізгіш рельс пайдалануға болады. Алюминий электр тогын жақсы өткізеді, ал тот баспайтын болаттан жасалған жүріс беті жақсы тозуға төзімді. Тот баспайтын болатты алюминийге бекітудің бірнеше тәсілі бар. Ең көнесі – коэкструзия әдісі, онда тот баспайтын болат алюминиймен бірге экструзияланады. Бұл әдіс кейбір жағдайларда қабаттасудан (тот баспайтын болат алюминийден бөлінуі) зардап шекті; соңғы коэкструзияланған рельстерде бұл мәселе шешілген деп хабарланады. Екінші әдіс – алюминийден жасалған өзектің үстіне екі тот баспайтын болат бөлігін қақпақ ретінде орнату және рельстің орта сызығы бойымен сызықтық дәнекерлеу. Алюминийдің болатқа қарағанда жылулық кеңею коэффициенті жоғары болғандықтан, алюминий мен болаттың жақсы тоқ жинау интерфейсін қамтамасыз ету үшін олар тығыз байланыстырылуы керек. Үшінші әдіс – алюминийден жасалған шиналарды болат рельстің тірегіне қадап бекіту.

Electric traction trains (using electric power generated at a remote power station and transmitted to the trains) are considerably more cost effective than diesel or steam units, where separate power units must be carried on each train. This advantage is especially marked in urban and rapid transit systems with a high traffic density. Because of mechanical limitations on the contact to the third rail, trains that use this method of power supply achieve lower speeds than those using overhead electric wires and a pantograph. Nevertheless, they may be preferred inside cities as there is no need for very high speed and they cause less visual pollution. The third rail is an alternative to overhead lines that transmit power to trains by means of pantographs attached to the trains. Whereas overhead wire systems can operate at 25 kV or more, using alternating current (AC), the smaller clearance around a live rail imposes a maximum of about 1200 V, with some systems using 1500 V (Line 4, Guangzhou Metro, Line 5, Guangzhou Metro, Line 3, Shenzhen Metro), and direct current (DC) is used. Trains on some lines or networks use both power supply modes (see below). All third rail systems throughout the world are energised with DC supplies. Some of the reasons for this are historical. Early traction engines were DC motors, and the then available rectifying equipment was large, expensive and impractical to install onboard trains. Also, transmission of the relatively high currents required results in higher losses with AC than DC. Substations for a DC system will have to be (typically) about apart, though the actual spacing depends on the carrying capacity, maximum speed, and service frequency of the line. One method for reducing current losses (and thus increase the spacing of feeder/substations, a major cost in third rail electrification) is to use a composite conductor rail of a hybrid aluminium/steel design. The aluminium is a better conductor of electricity, and a running face of stainless steel gives better wear. There are several ways of attaching the stainless steel to the aluminium. The oldest is a co extruded method, where the stainless steel is extruded with the aluminium. This method has suffered, in isolated cases, from de lamination (where the stainless steel separates from the aluminium); this is said to have been eliminated in the latest co extruded rails. A second method is an aluminium core, upon which two stainless steel sections are fitted as a cap and linear welded along the centre line of the rail. Because aluminium has a higher coefficient of thermal expansion than steel, the aluminium and steel must be positively locked to provide a good current collection interface. A third method rivets aluminium bus strips to the web of the steel rail.

Ағымдағы қайтарым механизмдері

Үстірт сымдардағыдай, кері ток әдетте бір немесе екі жүріс рельсі арқылы өтеді, ал жерге ағып кету қауіпті деп есептелмейді. Лион метросының, Париж метросының, Мехико метросының, Сантьяго метросының, Саппоро қалалық метросының кейбір бөліктерінде, Монреаль метросының барлық желілерінде және кейбір автоматтандырылған рельс жүйелерінде (мысалы, Астрам желісінде) резеңке дөңгелектермен қозғалатын пойыздарға ток беру үшін тірі рельс орнатылуы керек. Ток қайтарымы осы бағыттағы таяқшалар арасындағы дәстүрлі рельстер арқылы жүзеге асырылады (көміртекті шиналы метроны қараңыз). Тағы бір конструкцияда үшінші рельс (ток беру, жүріс рельстерінен тыс) және төртінші рельс (ток қайтарымы, жүріс рельстерінің ортасында) қолданылады, бұл бірнеше болат дөңгелекті жүйелерде кездеседі; төртінші рельс туралы көріңіз. Лондон метрополитені мұндай жүйелердің ішіндегі ең ірісі болып табылады (Ұлыбританиядағы теміржол электрлендіруі туралы көріңіз). Төртінші рельсті ток қайтарымы үшін пайдаланудың басты себебі – бастапқы металл туннель қабырғалары арқылы токтың өтуіне жол бермеу, себебі олар ток өткізуге арналмаған және мұндай токтар ағып өтсе электролиттік коррозияға ұшырауы мүмкін. Милан метросының M1 желісі тағы бір төрт рельстік жүйе болып табылады, онда ток бүйірлік, жалпақ таған арқылы қабылданады, ал қайтарым жоғары жағынан тігіспен орталық рельс арқылы жүзеге асырылады. Желінің солтүстік бөлігіндегі кейбір учаскелерде M2 желісінің пойыздарына (пантографтар мен жоғары кернеуді пайдаланады және контактты аяқ киімдері жоқ) M1 желісінде орналасқан депоға кіруге мүмкіндік беру үшін жоғары сымдар да орнатылған. Деполарда M1 желісінің пойыздары қауіпсіздік мақсатында пантографтарды пайдаланады, ал деполарға жақын жерде кіріс жолдарынан ауысады.

Эстетикалық мәндер

Үшінші рельсті электрлендіру, жоғары кернеулі сымдармен салыстырғанда, көз жазбайды.

Аралас жүйелер

Кейбір жүйелер маршруттың бір бөлігі үшін үшінші рельсті, ал қалған бөлігі үшін жоғарыдағы желілік немесе дизельдік қуат сияқты басқа қозғалтқыш күшін пайдаланады. Мұндай жағдайлар әртүрлі қозғалтқыш жүйелерін қолданатын жеке меншіктегі теміржолдардың қосылуы, жергілікті ережелер немесе тарихи себептерге байланысты туындауы мүмкін.

Ұлыбритания

Британдық пойыздардың бірнеше түрі әуе желісімен де, үшінші рельстік жүйемен де жұмыс істей алды, соның ішінде Британдық теміржолының 313, 319, 325, 350, 365, 375/6, 377/2, 377/5, 377/7, 378/2, 387, 373, 395, 700 және 717 EMU, сондай-ақ 92 сыныптағы локомотивтері. Network Rail әлемдегі ең үлкен үшінші рельстік желіге ие екенін мәлімдейді. Британдық теміржолының оңтүстік аймағындағы жүк аймақтарында үшінші рельстен электр тогының соғуынан туындайтын қауіптерді болдырмау үшін жоғары кернеулі сымдар орнатылған. Локомотивтер пантографпен қатар, ток қабылдағыш құрылғылармен жабдықталған.

Eurostar/Жұмысты жылдамдықты 1

Eurostar-дың Channel Tunnel арқылы халықаралық жоғары жылдамдықты теміржол қызметтерін атқаратын 373 класты вагондар сапарының көп бөлігінде 25 кВ айнымалы токпен, ал Бельгияның жоғары жылдамдықты учаскесі мен Брюссель Миди станциясы арасындағы Бельгия желілерінде 3 кВ тұрақты токпен немесе Францияның оңтүстігіндегі теміржол желілерінде маусымдық қызметтер үшін 1,5 кВ тұрақты токпен жүреді. Алғашқы жеткізілімдегі 373 класты вагондар қосымша 750 В тұрақты ток жинағыш тіреуіштермен жабдықталған, олар Лондоннан Уотерлооға қала маңындағы жолаушылар желілері арқылы сапарға арналған. Үшінші рельс пен жоғары кернеулі сымдардан ток жинау арасындағы ауысу жылдамдықпен қозғалатын кезінде жүзеге асырылды, бастапқыда Фолькстоун маңындағы Континентальдық қосылысында, кейіннен Канал туннелі теміржол байланысының бірінші бөлігі ашылғаннан кейін Фокхэм қосылысында. Кенсингтон Олимпия теміржол станциясы мен Солтүстік полюс депосы арасында қосымша ауысулар қажет болды. Екі кернеулі жүйе кейбір мәселелер тудырды. Францияға кіргенде тіреуіштерді кері қайырмау жол бойындағы жабдыққа ауыр зақым келтірді, сондықтан SNCF екі туннельдің Кале жағында бетон блоктарын орнатты, егер тіреуіштер кері қайырылмаса, үшінші рельсті тіреуіштерді сындыру үшін. Ұлыбританияда Eurostar жүргізушісі үшінші рельстік жүйеге кірмес бұрын пантографты кері қайырмағандықтан, сигнал тіреуіші мен пантографқа зақым келген оқиға болды. 2007 жылдың 14 қарашасында Eurostar жолаушылар тасымалы Сент-Панкрас теміржол станциясына, ал техникалық қызмет көрсету жұмыстары Темпл Миллс депосына көшірілді, бұл 750 В тұрақты токпен жұмыс істейтін үшінші рельс жинағыш жабдығын қажетсіз етті және үшінші рельс тіреуіштері алынып тасталды. Вагондардың өзінде енді сағаттағы мильдерді өлшейтін спидометр жоқ (жинағыш тіреуіштер жұмыс іске қосылғанда автоматты түрде өзгеретін көрсеткіш). 2009 жылы Southeastern компаниясы Санкт-Панкрастан High Speed 1 трассасы бойынша жаңа 395 класты EMU пойыздарымен ішкі қызметтерді іске қосты. Бұл қызметтер Эббсфлит Интернационал немесе Эшфорд Интернационалға дейін жоғары жылдамдық желісімен жүреді, содан кейін солтүстік және орталық Кентке қызмет көрсету үшін негізгі желілерге ауысады. Осының салдарынан, бұл пойыздар екі кернеулі жүйемен жабдықталған, өйткені олардың басым бөлігі үшінші рельспен электрлендірілген.

The Class 373 used for international high speed rail services operated by Eurostar through the Channel Tunnel runs on overhead wires at 25 kV AC for most of its journey, with sections of 3 kV DC on Belgian lines between the Belgian high speed section and Brussels Midi station or 1.5 kV DC on the railway lines in the south of France for seasonal services. As originally delivered, the Class 373 units were additionally fitted with 750 V DC collection shoes, designed for the journey in London via the suburban commuter lines to Waterloo. A switch between third rail and overhead collection was performed while running at speed, initially at Continental Junction near Folkestone, and later on at Fawkham Junction after the opening of the first section of the Channel Tunnel Rail Link. Between Kensington Olympia railway station and North Pole depot, further switchovers were necessary. The dual voltage system did cause some problems. Failure to retract the shoes when entering France caused severe damage to the trackside equipment, causing SNCF to install a pair of concrete blocks at the Calais end of both tunnels to break off the third rail shoes if they had not been retracted. An accident occurred in the UK when a Eurostar driver failed to retract the pantograph before entering the third rail system, damaging a signal gantry and the pantograph. On 14 November 2007, Eurostar's passenger operations were transferred to St Pancras railway station and maintenance operations to Temple Mills depot, making the 750 V DC third rail collection equipment redundant and the third rail shoes were removed. The trains themselves are no longer fitted with a speedometer capable of measuring the speed in miles per hour (the indication used to automatically change when the collector shoes were deployed). In 2009, Southeastern began operating domestic services over High Speed 1 trackage from St Pancras using its new Class 395 EMUs. These services operate on the High Speed line as far as Ebbsfleet International or Ashford International, before transferring to the main lines to serve north and mid Kent. As a consequence, these trains are dual voltage enabled, as the majority of the routes along which they travel are third rail electrified.

Солтүстік Лондон желісі

Лондонда Солтүстік Лондон желісі Ричмонд пен Стратфорд арасында үшінші рельстен жоғары электрленуге өтеді. Бұл бағыттың барлық бөлігі бастапқыда үшінші рельспен жұмыс істеген, бірақ бірнеше техникалық электрлік жерге қосу мәселелері, сондай-ақ жүк тасымалы және аймақтық Eurostar қызметтері үшін бағыттың бір бөлігінде жоғары кернеулі сымдардың болуы осы өзгеріске себеп болды.

Батыс Лондон желісі

Сондай-ақ Лондонда Батыс Лондон желісі Шепперд Буш пен Уиллесден түйіспесі аралығында электр қуатын алмастырады, осы жерде ол Солтүстік Лондон желісімен қосылады. Ауысу нүктесінен оңтүстікке қарай WLL үшінші рельсті электрмен жабдықталған, ал солтүстікке қарай – жоғары сымдар арқылы.

Темез көлі

Thameslink қалалық қызметі Фаррингдоннан оңтүстікке қарай Оңтүстік аймақтың үшінші рельстік желісімен, ал солтүстікке қарай Бедфорд, Кембридж және Питербороға қарай жоғары кернеулі желімен жүреді. Оңтүстікке бағытталған пойыз Фаррингдон станциясында тоқтағанда, ал солтүстікке бағытталған пойыз City Thameslink станциясында тоқтағанда желілер ауыстырылады.

Солтүстік қала

Мургейттен Хертфордқа және Уэлвинге қала маңындағы бағыттардағы Шығыс жағалау магистральдық желісінің бөліктері 25 кВ айныма тоқпен жұмыс істейді, ал Дрейтон Парк теміржол станциясында үшінші рельске көшіріледі. Туннельдік бөлігінде үшінші рельс әлі де қолданылады, себебі Мургейт станциясына апаратын туннельдердің мөлшері жоғары кернеулі электрлендіруге мүмкіндік бермейтіндей кішкентай болды.

Бельгия

Брюссель метрополитені 900 В тұрақты токпен жұмыс істейтін, жанынан орналастырылған үшінші рельсті жүйе қолданады. Ток өткізгіш рельстің үстіңгі және бүйір жағында оқшаулағыш қабаты бар, ал байланыс ток рельсінің астынан сырғанап өтетін тіреуіш арқылы жасалады.

Финляндия

Хельсинки метрополитені 750 В тұрақты токпен жұмыс істейтін үшінші рельсті жүйесін пайдаланады. Вуосаариден Вуосаари портына дейінгі бөлім электрлендірілмеген, себебі оның жалғыз мақсаты – фин темір жол желісімен байланысу, оның рельс ені метро рельсінен бірнеше миллиметр ғана ерекшеленеді. Бұл маршрут бұрын жаңа метро вагондарын желінің электрленген бөлігіне тасымалдау үшін дизельдік маневрлік локомотивтермен пайдаланылған.

Франция

Бордодағы (Франция) жаңа трамвай ортасында үшінші рельстік жаңа жүйені пайдаланады. Үшінші рельс ұзын өткізгіш және ұзын оқшауланған сегменттерге бөлінеді. Әрбір өткізгіш сегмент электрондық тізбекке қосылады, ол сегмент трамвайдың толық астында қалғанда (поезд жіберген кодталған сигналмен іске қосылады) қосылады және оны қайтадан ашық қалғанға дейін өшіреді. Бұл жүйе (Alimentation par Sol (APS) деп аталады, яғни "жер арқылы тоқ беру") қаланың әртүрлі аймақтарында, әсіресе тарихи орталықта қолданылады: басқа жерлерде трамвайлар дәстүрлі жоғары сымдарды пайдаланады (жер деңгейіндегі қуат беру туралы да қараңыз). 2006 жылдың жазында Францияның екі жаңа трамвай жүйесі өз желілерінің бір бөлігінде APS-ті қолданатыны жарияланды. Бұл Анжер және Реймс жүйелері болады, екі жүйе де 2009–2010 жылдары ашылуы күтілуде. Француздық Culoz–Modane темір жолы 1500 В тұрақты тоқпен үшінші рельс арқылы электрлендірілді, кейіннен сол кернеудегі жоғары сымдарға ауыстырылды. Станцияларда бастапқыда жоғары сымдар болған. Шамони және Монблан аймағына қызмет ететін француздық тармақ желісі (Сен-Жерва-ле-Файеден Валлорсинге дейін) үшінші рельстік (жоғарғы контактілі) және метрлік өлшемді. Ол Швейцарияда да жалғасады, ішінара сол үшінші рельстік жүйемен, ішінара жоғары сымдармен. Пиренейдегі ұзын "Сары пойыз" желісінде де үшінші рельс бар. Париж Сен-Лазар станциясынан шыққан көптеген қала маңы желілері үшінші рельстік (төменгі контактілі) қуаттандыруды пайдаланды.

Нидерланды

Инвестициялық шығындарды азайту мақсатында, негізінен үшінші рельсті жүйе болып табылатын Роттердам метрополитеніне, жеңіл рельстік жүйе ретінде (голланд тілінде "nl" деп аталады) жер үстіндегі рельстерге салынған бірнеше шеткі тармақтар қосылды, олар көптеген деңгейлі өткелдерде кедергілер мен светофорлармен қорғалған. Бұл тармақтарда жоғары кернеулі сымдар бар. RandstadRail жобасы Роттердам метрополитені пойыздарының Гаага және Голландияның Құйрығына дейінгі бұрынғы басты теміржолдарда сымдар астында жүруін де талап етеді. Ұқсас жағдай Амстердамда да болды, онда бір "sneltram" бағыты метро жолдарына өтіп, қала шеткерлеріндегі жер үстіне шығып, стандартты трамвайлармен бірге жолды бөлісті. Амстердамдағы Sneltram жеңіл рельстік көлігі үшінші рельсті пайдаланады және Амстердамдағы трамвайлармен ортақ пайдаланатын дәстүрлі трамвайға ауысқанда жоғары кернеулі сымдарға көшеді. 51-бағыт Амстельвеенге дейін Амстердам Орталық станциясы мен Зюйд станциясы арасында метро қызметін көрсетті. Амстердам Зюйдте үшінші рельстен пантограф және катенерлік сымдарға ауысты. Одан Амстельвеен Орталығына дейін 5-ші трамвай бағытымен бірге жүрді. Бұл бағыттағы жеңіл рельстік көліктер 600 В және 750 В тұрақты токпен жұмыс істей алды. 2019 жылдың наурызынан бастап бұл метро бағыты, ішінара үшінші рельс пен жоғары кернеулі сымдар арасында ауысу мәселелеріне байланысты тоқтатылды. Оның 51-бағыты Амстердам Орталық теміржол станциясынан Зюйд станциясына дейін сол бағыт бойынша, содан кейін 50-ші метро бағытымен бірдей маршрут бойынша Амстердам Слоттердейк теміржол станциясына дейін жүретін жаңа метро бағытына берілді.

Ресей Федерациясы және бұрынғы Кеңес Одағы

Барлық посткеңестік елдер метрополитендерінде контактілік рельстер бірдей стандарт бойынша жасалған.

Америка Құрама Штаттары

Нью-Йорк қаласында Metro-North Railroad New Haven Line Grand Central Terminal-ден бұрынғы New York Central Railroad желісінде үшінші рельсті пайдаланатын электр пойыздарын іске қосады, бірақ бұрынғы New York, New Haven and Hartford темір жолына қарай жүргенде Пелхамдағы әуе желілеріне ауысады. Ауысу жылдамдықпен ("ұшқанда") жасалады және инженердің орнынан басқарылады. Нью-Йорк қаласындағы Grand Central және Pennsylvania станцияларында дизельдік локомотивтерге туннельдерде жұмыс істеуге рұқсат жоқ, себебі олардың шығарындылары денсаулыққа зиян келтіреді. Сондықтан Metro North, Long Island Rail Road және Amtrak дизельдік қызметінде станцияларға жақын жерлерде үшінші рельсті пайдалана алатын екі режимді/электрлі-дизельдік локомотивтерді (P32AC DM және DM30AC) қолданады. Үшінші рельсті пайдаланғанда бұл локомотивтердің қуаты төмендейді, сондықтан ашық ауада (туннель емес) трассада қозғалтқыштар әдетте дизель режимінде жұмыс істейді, тіпті үшінші рельсті қуат бар болған жағдайда да. New Jersey Transit та Penn Station-ға қарай қозғалу үшін ALP 45DP екі режимді локомотивтерін, әдеттегі электрлік паркімен бірге пайдаланады. Дегенмен, олардың екі режимді локомотивтері желісінің көп бөлігінде қол жетімді болатын әуе желісінен қуат алады. Нью-Йоркте (Манхэттен аралының көп бөлігінде) және Вашингтонда бұрынғы жергілікті ережелер электрлі көше теміржолдарының үшінші рельстен ток алуын және төртінші рельске қайтаруын талап еткен. Мұндай жүйедегі трамвайлар әуе желілеріне рұқсат етілген аймаққа кіргенде, коллекторды (ауысты) ажырату үшін шұңқырдың үстінде тоқтаса, моторшы троллейбус бағанасын әуе желісіне орнататын еді. АҚШ-та барлық осы жер асты қуат беру жүйелері тоқтатылды, толығымен ауыстырылды немесе тасталды. Бұрынғы Лондон трамвай жүйесінің кейбір бөліктері де жер асты ток жинау жүйесін қолданды, сондай-ақ кейбір трамвайлар жолдың үстінен де, астынан да қуат ала алатын еді. Бостонның MBTA Көк желісі желінің бастапқы бөлігінен әуежай станциясына дейін үшінші рельсті электрлендіруді пайдаланады, онда ол Wonderland станциясына дейінгі қалған бөлігі үшін әуе катенеріне ауысады. Көк желінің ең шеткі бөлігі Атлант мұхитына өте жақын орналасқан, сондықтан суға жақын үшінші рельсте қар мен мұз жиналуы мүмкін деген алаңдаушылық болды. 1904 жылғы Бостон порты астындағы туннельде тар кеңістік болғандықтан, жер асты бөлімінде жоғарыдан өтетін катенері қолданылмайды. MBTA Orange Line-ның Hawker Siddeley 01200 сериялы жылдам транзит вагондары (Blue Line-ның 0600 сериясының ұзартылған нұсқасы) техникалық қызмет көрсету бағдарламасы кезінде пантографты орнату нүктелері алынып тасталды; бұл орнатулар Orange Line солтүстікке қарай ұзартылғанда орнатылатын пантографтар үшін арналған еді. Екі қуат көзінен жабдықтау әдісі кейбір АҚШ қалааралық теміржолдарында да қолданылды, олар қала маңындағы аймақтарда жаңа үшінші рельсті пайдаланды және қала орталығына жету үшін қолданыстағы әуедегі трамвай (троллей) инфрақұрылымын пайдаланды, мысалы, Чикагодағы Skokie Swift.

In New York City, the New Haven Line of Metro–North Railroad operates electric trains out of Grand Central Terminal that use third rail on the former New York Central Railroad but switch to overhead lines in Pelham to operate out onto the former New York, New Haven and Hartford Railroad. The switch is made "on the fly" (at speed), and controlled from the engineer's position. The main two stations in New York City – Grand Central and Pennsylvania Station – do not permit diesel locomotives to operate in their tunnels due to the health hazard from the exhaust. As such, diesel service on Metro North, Long Island Rail Road, and Amtrak use dual mode/electro diesel locomotives (the P32AC DM and the DM30AC) that are able to make use of the third rail power in the stations and approaches. When under third rail operation, these locomotives are less powerful, so on open air (non tunnel) trackage the engines typically run in diesel mode, even where third rail power is available. New Jersey Transit also makes use of ALP 45DP dual mode locomotives for operation into Penn Station alongside their normal electric fleet. However, their dual mode locomotives make use of the overhead power supply instead, as it is available elsewhere on much of their network. In New York City (on most of the island of Manhattan) and in Washington, D. C., local ordinances once required electrified street railways to draw current from a third rail and return the current to a fourth rail, both installed in a continuous vault underneath the street and accessed by means of a collector that passed through a slot between the running rails. When streetcars on such systems entered territory where overhead lines were allowed, they stopped over a pit where a man detached the collector (plow) and the motorman placed a trolley pole on the overhead. In the US, all these conduit feed powered systems have been discontinued, and either replaced or abandoned altogether. Some sections of the former London tram system also used the conduit current collection system, also with some tramcars that could collect power from both overhead and under road sources. The Blue Line of Boston's MBTA uses third rail electrification from the start of the line downtown to Airport station, where it switches to overhead catenary for the remainder of the line to Wonderland station. The outermost section of the Blue Line runs very close to the Atlantic Ocean, and there were concerns about possible snow and ice buildup on a third rail so near to the water. Overhead catenary is not used in the underground section because of tight clearances in the 1904 tunnel under Boston Harbor. The MBTA Orange Line's Hawker Siddeley 01200 series rapid transit cars (essentially a longer version of the Blue Line's 0600s) recently had their pantograph mounting points removed during a maintenance program; these mounts would have been used for pantographs which would have been installed had the Orange Line been extended north of its current terminus. Dual power supply method was also used on some US interurban railways that made use of newer third rail in suburban areas, and existing overhead streetcar (trolley) infrastructure to reach downtown, for example the Skokie Swift in Chicago.

Бір мезгілде әуе сымдарымен пайдалану

Темір жолды бір уақытта әуе сымы және үшінші рельс арқылы электрлендіруге болады. Мысалы, 1940-1955 жылдар аралығында Гамбург S-Bahn осылай электрлендірілген. Қазіргі заманғы мысал – Берлин қаласының жанындағы Біркенвердер теміржол станциясы, оның екі жағында үшінші рельстер мен жоғарыдағы сымдар орналасқан. Нью-Йорктегі Пенн станциясының көп бөлігі де екі жүйемен электрлендірілген.

Тарих

Үшінші рельс электрлендіру жүйелері – борттағы аккумуляторлардан басқа, қалаларда, әсіресе қалалардағы теміржолдардағы пойызды электр қуатымен жабдықтаудың ең көне тәсілі. Сымды электрмен жабдықтау бастапқыда трамвай сияқты теміржолдарда ғана қолданылды, бірақ ол басты желі жүйелерінде де бірте-бірте пайда болды. Осы электрмен жабдықтау әдісін пайдаланатын тәжірибелік электр поездін неміс фирмасы Siemens & Halske әзірледі және 1879 жылғы Берлин өнеркәсіптік көрмесінде көрсетті. Кейбір ертедегі электр теміржолдары жүріс рельстерін ток өткізгіш ретінде пайдаланды, мысалы, 1883 жылы Брайттонда ашылған Волктың электр теміржолы. 1886 жылы оған қосымша қуат рельсі қосылды және ол әлі де жұмыс істеп тұр. 1883 жылы Giant's Causeway трамвай жолы үшінші рельсті көтеріп орналастырды, кейіннен жоғары сымға ауыстырылды. Орталық үшінші рельсті алғаш пайдаланған теміржол – 1885 жылы ашылған, бірақ қазір Giant's Causeway желісі сияқты жабық болған Ирландиядағы Бессбрук және Ньюри трамвай жолы. 1880-ші жылдары үшінші рельс жүйелері қоғамдық қалалық көліктерде қолданыла бастады. Оны алғаш Кливлендте (1884) және Денверде (1885) сынап көрді, кейін көптеген ірі трамвай желілеріне (мысалы, Нью-Йорк; Чикаго; Вашингтон, округ Колумбиясы; Лондон; Париж, барлығы жабық) және Берлинге (қаладағы үшінші рельс жүйесі қардың көп жаууынан кейін 20 ғасырдың басында тоқтатылды) тарады. Жүйе Ұлыбританиядағы Блэкпулдің жағажай курортында сынақтан өтті, бірақ құм мен тұзды су құбырға еніп, бұзылуларға себеп болғандықтан көп ұзамай тоқтатылды, сонымен қатар кернеудің төмендеуіне қатысты мәселелер де болды. Кейбір трамвай жолдарында әлі де көзге түсетін ойық рельстер бар. Үшінші рельс 1890 жылы ашылған әлемдегі алғашқы электрлі жер асты теміржолына, Лондонның Оңтүстік және қалалық теміржолына (қазіргі Лондон метрополитенінің Солтүстік желісінің бөлігі) қуат берді. 1893 жылы Ұлыбританияда әлемдегі екінші үшінші рельсті қалалық теміржол ашылды, Ливерпуль әуе теміржолы (1956 жылы жабылды және демонтаждалды). АҚШ-та үшінші рельсті қалалық теміржолдың алғашқы пайдалануы 1895 жылғы Metropolitan West Side Elevated болды, ол көп ұзамай Чикагоның "L" бөлігіне айналды. 1901 жылы көрнекті афроамерикалық өнертапқыш Гранвилл Вудс үшінші рельс жүйелерін жақсартуға арналған әртүрлі ұсыныстарды қамтитын патент алды. Бұл оның үшінші рельс жүйесін ойлап тапқанын дәлелдеу үшін келтіріледі. Алайда, сол кезде электрлендірілген үшінші рельс жүйелеріне көптеген басқа патенттер де болған, соның ішінде Томас Эдисонның 1882 жылғы патенты, және үшінші рельстер он жылдан астам уақыт бойы сәтті пайдаланылып келді, оның ішінде Чикагоның қалған "көтерілген" желілері, сондай-ақ Бруклиндегі жылдам транзит компаниясында пайдаланылатын, АҚШ-тан тыс дамуды ескермегенде. Парижде 1900 жылы Gare d'Orsay-ді CF Paris Orléans желісінің қалған бөлігіне жалғастыратын магистральдық туннельде үшінші рельс пайда болды. Кейіннен магистральдық үшінші рельсті электрлендіру кейбір қала маңындағы қызметтерге дейін кеңейтілді. Вудфорд тасымалдау жүйесі өнеркәсіптік трамвайларда, атап айтқанда, 20 ғасырдың алғашқы онжылдықтарында карьерлер мен шахталарда қолданылды. Бұл қашықтан басқарылатын, өздігінен жүретін жанама құлағыш машиналарды қуаттандыру үшін 250 вольттік орталық үшінші рельсті пайдаланды. Қашықтан басқару жүйесі теміржол үлгісі сияқты жұмыс істеді, үшінші рельс бірнеше блоктарға бөлінді, оларды басқару орталығындағы коммутаторлармен қуаттандыруға, тежеуге немесе бос жүріске орнатуға болады. Үшінші рельстің жоғары контактілі немесе ауырлықтық типтегі электр энергиясын жинаудың ең көне түрі болып көрінеді. Үшінші рельстің қауіпсіз түрлерін пайдалануда алғашқы қадамдарды жасаған теміржолдар – Нью-Йорктың Grand Central Terminal-іне жақындаған Нью-Йорк орталық теміржолы (1907 – үшінші рельсті магистральды электрлендірудің тағы бір мысалы), Филадельфияның Market–Frankford Line (1907) және Гамбургтегі Hochbahn (1912) әрқайсысында төменгі контактілі рельс болды, сонымен қатар Wilgus Sprague жүйесі деп аталды. Алайда, Ланкашир және Йоркшир теміржолының Манчестер-Бьюри желісі 1917 жылы бүйірлік контактілі рельсті сынады. Бұл технологиялар 1920-шы жылдардың басында және 1930-шы жылдары ғана кеңінен қолданыла бастады, мысалы, Берлин U-Bahn, Берлин S-Bahn және Мәскеу метрополитенінің үлкен желілерінде. Гамбург S-Bahn 1939 жылдан бері 1200 В тұрақты токта 1200 В DC-де бүйірлік контактілі үшінші рельсті пайдаланады. 1956 жылы әлемдегі алғашқы резеңке дөңгелекті теміржол желісі – Париж метросының 11-жолы ашылды. Кондуктор рельсі жаңа рельс түрінде богиді дұрыс ұстауға қажетті екі бағыттаушы рельске айналды. Бұл шешім 1971 жылы Саппоро метрополитенінің Намбоку желісінде өзгертілді, онда орталықта орналасқан бағыттаушы/қайтаратын рельс және дәстүрлі теміржолдардағыдай бүйірлік орналасқан қуат рельсі қолданылды. 2004 жылы үшінші рельс технологиясы көше трамвай желілерінде Бордоның жаңа жүйесінде (2004) пайда болды. Бұл толығымен жаңа технология (төменде қараңыз). Үшінші рельс жүйелері ескірген деп есептелмейді. Алайда, кейбір елдер (әсіресе Жапония, Оңтүстік Корея, Испания) қалалық теміржолдары үшін жоғары сымды пайдалануға көбірек бейім. Бірақ сонымен бірге, басқа жерлерде де көптеген жаңа үшінші рельс жүйелері салынды, оның ішінде технологиялық дамыған елдерде де (мысалы, Копенгаген метрополитені, Тайбэй метрополитені, Ухань метрополитені). Төменгі қуатпен жұмыс істейтін теміржолдар (үшінші рельс терминін пайдалану тым арнайы болуы мүмкін) резеңке дөңгелекті вагондары бар жүйелерде де көбінесе қолданылады, ол ауыр метро болсын (Саппоро метрополитенінің басқа екі желісінен басқа) немесе аз сыйымдылығы бар адам тасымалдаушы (PM) болсын. Жаңа электрлендірілген теміржол жүйелері әдетте аймақтық және алыс қашықтықтағы жүйелер үшін жоғары сымды пайдаланады. Үшінші рельс жүйелері жоғары сымды жүйелерге қарағанда төмен вольтты қолданса да, оларға әлі де көптеген қуат беру пункттері қажет.

Third rail electrification systems are, apart from on board batteries, the oldest means of supplying electric power to trains on railways using their own corridors, particularly in cities. Overhead power supply was initially almost exclusively used on tramway like railways, though it also appeared slowly on mainline systems. An experimental electric train using this method of power supply was developed by the German firm of Siemens & Halske and shown at the Berlin Industrial Exposition of 1879, with its third rail between the running rails. Some early electric railways used the running rails as the current conductor, as with the 1883 opened Volk's Electric Railway in Brighton. It was given an additional power rail in 1886, and is still operating. The Giant's Causeway Tramway followed, equipped with an elevated outside third rail in 1883, later converted to overhead wire. The first railway to use the central third rail was the Bessbrook and Newry Tramway in Ireland, opened in 1885 but now, like the Giant's Causeway line, closed. Also in the 1880s, third rail systems began to be used in public urban transport. Trams were first to benefit from it: they used conductors in conduit below the road surface (see Conduit current collection), usually on selected parts of the networks. This was first tried in Cleveland (1884) and in Denver (1885) and later spread to many big tram networks (e. g. New York; Chicago; Washington, DC; London; Paris, all of which are closed) and Berlin (the third rail system in the city was abandoned in the early 20th century after heavy snowfall.) The system was tried in the beachside resort of Blackpool, UK, but was soon abandoned as sand and saltwater were found to enter the conduit and cause breakdowns, and there was a problem with voltage drop. Some sections of tramway track still have the slot rails visible. A third rail supplied power to the world's first electric underground railway, the City & South London Railway, which opened in 1890 (now part of the Northern line of the London Underground). In 1893, the world's second third rail powered city railway opened in Britain, the Liverpool Overhead Railway (closed 1956 and dismantled). The first US third rail powered city railway in revenue use was the 1895 Metropolitan West Side Elevated, which soon became part of the Chicago 'L'. In 1901, Granville Woods, a prominent African American inventor, was granted a , covering various proposed improvements to third rail systems. This has been cited to claim that he invented the third rail system of current distribution. However, by that time there had been numerous other patents for electrified third rail systems, including Thomas Edison's of 1882, and third rails had been in successful use for over a decade, in installations including the rest of Chicago 'elevateds', as well as those used in Brooklyn Rapid Transit Company, not to mention the development outside the US. In Paris, a third rail appeared in 1900 in the main line tunnel connecting the Gare d'Orsay to the rest of the CF Paris Orléans network. Main line third rail electrification was later expanded to some suburban services. The Woodford haulage system was used on industrial tramways, specifically in quarries and strip mines in the early decades of the 20th century. This used a 250 volt center third rail to power remotely controlled self propelled side dump cars. The remote control system was operated like a model railroad, with the third rail divided into multiple blocks that could be set to power, coast, or brake by switches in the control center. Top contact or gravity type third rail seems to be the oldest form of power collection. Railways pioneering in using less hazardous types of third rail were the New York Central Railroad on the approach to New York's Grand Central Terminal (1907 – another case of a third rail mainline electrification), Philadelphia's Market–Frankford Line (1907), and the Hochbahn in Hamburg (1912) each had bottom contact rail, also known as the Wilgus Sprague system. However, the Manchester Bury Line of the Lancashire & Yorkshire Railway tried side contact rail in 1917. These technologies appeared in wider use only at the turn of the 1920s and in the 1930s on, e. g., large profile lines of the Berlin U Bahn, the Berlin S Bahn and the Moscow Metro. The Hamburg S Bahn has used a side contact third rail at 1200 V DC since 1939. In 1956, the world's first rubber tyred railway line, Line 11 of Paris Metro, opened. The conductor rail evolved into a pair of guiding rails required to keep the bogie in proper position on the new type of track. This solution was modified on the 1971 Namboku Line of Sapporo Subway, where a centrally placed guiding/return rail was used plus one power rail placed laterally as on conventional railways. In 2004, the third rail technology at street tram lines was in the new system of Bordeaux (2004). This is a completely new technology (see below). Third rail systems are not considered obsolete. There are, however, countries (particularly Japan, South Korea, Spain) more eager to adopt overhead wiring for their urban railways. But at the same time, there were (and still are) many new third rail systems built elsewhere, including technologically advanced countries (e. g. Copenhagen Metro, Taipei Metro, Wuhan Metro). Bottom powered railways (it may be too specific to use the term third rail) are also usually used with systems having rubber tyred trains, whether it is a heavy metro (except two other lines of Sapporo Subway) or a small capacity people mover (PM). New electrified railway systems tend to use overhead for regional and long distance systems. Third rail systems using lower voltages than overhead systems still require many more supply points.

Темір жол үлгілері

1906 жылы Lionel электр пойыздары локомотивті қуаттандыру үшін үшінші рельсті пайдаланған алғашқы модельдік пойыз болды. Lionel рельсі ортасында үшінші рельсті қолданады, ал екі сыртқы рельс электрлік түрде біріктірілген. Бұл екі рельсті модельдік пойыздардың рельстік жолды тікелей жалғағанда туындайтын мәселесін шешті, себебі мұндай жағдайда әдетте қысқа тұйықталу орын алады. (Тікелей жалғау арасында тіреу болған жағдайда да, локомотив қысқа тұйықталып, тіреуден өткенде тоқтап қалады.) Lionel электр пойыздары да айнымалы токпен жұмыс істейді. Айнымалы ток қолдану Lionel локомотивін полярлықты өзгерту арқылы кері бағытта жылжытуға болмайтынын білдіреді; керісінше, локомотив әр жолға шыққан сайын бірнеше күйлердің (мысалы, алға, бейтарап, артқа) арасында ауысады. Märklin үш рельсті пойыздары локомотивтегі релені кері бағытта жылжыту үшін, пойызды қуаттандыруға қолданылатын кернеуден жоғары қысқа импульс қолданады. Märklin рельсінде нақты үшінші рельс болмайды; оның орнына, ток беретін қысқа тіреулер тізбегі бар, оны қозғалтқыш астындағы ұзын «табан» жинап алады. Бұл «табан» әрқашан бірнеше тіреумен жанасуға жеткілікті ұзын. Бұл тіреулі байланыс жүйесі деп аталады және сыртқы модельдік теміржол жүйелерінде қолданғанда белгілі бір артықшылықтарға ие. «Шаңғы» жинауышы тіреулердің үстінен сырғанап өтеді, соның арқасында өзін-өзі тазартады. Екі рельс параллель түрде ток үшін қолданылғанда, сымдағы кірден ток үзілуінің ықтималдығы азайады. Көптеген модельдік пойыздар жинақтары бүгінде тек екі рельсті жүйені пайдаланады, әдетте Z, N, HO немесе G өлшемді жүйелермен байланысты. Олар әдетте тұрақты токпен (DC) қуаттандырылады, онда ток кернеуі мен полярлығы пойыздың тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығы мен бағытын басқарады. Көбейіп келе жатқан ерекшелік – Цифрлық Басқару Жүйесі (DCC), онда екі полярлы тұрақты ток рельстерге тұрақты кернеумен беріледі, сонымен қатар локомотив ішінде декодталатын цифрлық сигналдар жіберіледі. Екі полярлы тұрақты ток бір рельсте бірнеше локомотив болған жағдайда да команданы және команда берілген локомотивті көрсету үшін цифрлық ақпаратты тасиды. Аталған Lionel O өлшемді жүйесі бүгінгі күні де үш рельстік жолымен және айнымалы токпен жұмыс істеуімен танымал. Кейбір модельдік теміржолдар толық өлшемді аналогтарының үшінші рельстік конфигурациясын шынайы түрде бейнелейді, бірақ олардың көпшілігі үшінші рельстен қуат алмайды.

In 1906, the Lionel electric trains became the first model trains to use a third rail to power the locomotive. Lionel track uses a third rail in the center, while the two outer rails are electrically connected together. This solved the problem two rail model trains have when the track is arranged to loop back on itself, as ordinarily this causes a short circuit. (Even if the loop was gapped, the locomotive would create a short and stop as it crossed the gaps.) Lionel electric trains also operate on alternating current. The use of alternating current means that a Lionel locomotive cannot be reversed by changing polarity; instead, the locomotive sequences among several states (forward, neutral, backward, for example) each time it is started. Märklin three rail trains use a short pulse at a higher voltage than is used for powering the train, to reverse a relay within the locomotive. Märklin's track does not have an actual third rail; instead, a series of short pins provide the current, taken up by a long "shoe" under the engine. This shoe is long enough to always be in contact with several pins. This is known as the stud contact system and has certain advantages when used on outdoor model railway systems. The ski collector rubs over the studs and thus inherently self cleans. When both track rails are used for the return in parallel there is much less chance of current interruption due to dirt on the line. Many model train sets today use only two rails, usually associated with Z, N, HO or G Gauge systems. These are typically powered by direct current (DC) where the voltage and polarity of the current controls the speed and direction of the DC motor in the train. A growing exception is Digital Command Control (DCC), where bi polar DC is delivered to the rails at a constant voltage, along with digital signals that are decoded within the locomotive. The bi polar DC carries digital information to indicate the command and the locomotive that is being commanded, even when multiple locomotives are present on the same track. The aforementioned Lionel O Gauge system remains popular today as well with its three rail track and AC power implementation. Some model railroads realistically mimic the third rail configurations of their full sized counterparts although nearly all do not draw power from the third rail.