¿Por qué el metro de Londres usa dos rieles vivos en lugar de uno solo?

De http://www.trainweb.org/tubeprune/tractioncurr.htm :

Carriles actuales

Todas las líneas del metro de Londres (incluida la W & C) funcionan a 630 voltios de CC utilizando un tercer (positivo) y un cuarto (negativo) rieles de corriente. Los rieles actuales se colocan de modo que la superficie de contacto sea más alta que los rieles de rodadura. Esto permite que las zapatas colectoras de los trenes pasen sobre los rieles sin tocarlos. El riel positivo es 3 pulgadas más alto que los rieles de rodadura, mientras que el riel negativo es 1,5 pulgadas más alto. Los aisladores positivos son así el doble de altos que los negativos y por lo tanto tienen aproximadamente el doble de resistencia de fuga a tierra, por lo que las tensiones se ajustan con una disparidad proporcional entre los niveles de tensión positiva y negativa. El riel positivo está a un potencial de 420 voltios por encima de la tierra y el riel negativo a 210 voltios por debajo de la tierra.

¿Por qué 4 rieles?

El metro de Londres utiliza el sistema de cuatro carriles por dos razones principales. En primer lugar, originalmente el gobierno exigió limitar la caída de voltaje a lo largo de la línea a 7 voltios. Esto tenía la intención de reducir los problemas causados ​​por las corrientes parásitas que causan la electrólisis que afecta a las tuberías y cables de servicios públicos. Si bien esto no afectó a los tranvías de calle, cuyos vehículos no eran grandes usuarios de corriente, las corrientes arrastradas por los trenes podrían causar dificultades. La solución fue proporcionar cables de retorno pesados ​​y refuerzos o utilizar un cuarto riel. Se eligió el cuarto carril, en parte como una opción más económica y en parte por motivos de señalización. Como se iban a utilizar circuitos de vía de corriente continua para controlar las señales, un sistema de retorno aislado para la corriente de tracción era una forma eficaz de separar los dos sistemas.
Hoy en día, esto no es un gran problema ya que todos los circuitos de vía son CA.

Las áreas de National Rail que usan un tercer riel tienen el conductor a +750V nominal y usan los rieles de rodadura como un retorno de 0V; sin embargo, todavía no se considera 'seguro' que personas no capacitadas estén en la pista o cerca de ella...

Esto aborda una de sus subpreguntas desde un punto de vista diferente a la respuesta de AakashM, que recomiendo leer primero.

¿Por qué no usar 630 V y 0 V? ¿No haría que uno de los rieles fuera seguro para las personas?

Lo sería, pero el área donde están los rieles seguiría siendo un área muy peligrosa, tanto por la electricidad como por los trenes que alimenta. Una pequeña reducción en un gran peligro no es de mucha utilidad para nadie, y si aumenta el riesgo de fallas incluso levemente, el riesgo general puede aumentar, ya que la búsqueda de fallas no está libre de riesgos.

Usar +630V en lugar de +420V es una opción posible, y haría que el equipo ferroviario fuera un poco más simple y seguro. Esto es lo que se hace a menudo con la electricidad doméstica en la mayoría de los países, donde solo un cable está "vivo".

Sin embargo, requeriría mejores aisladores para hacer frente a un voltaje más alto. Tal vez tales aisladores no estaban disponibles o eran demasiado caros cuando se construyeron los primeros tramos ferroviarios, por lo que se dividió el voltaje. Y una vez que estas primeras secciones establecieron un estándar de facto, otras secciones lo respetaron por compatibilidad, incluso si los aisladores de alto voltaje estaban disponibles.

Dividir equitativamente (+/- 315V) hubiera sido mejor desde el punto de vista eléctrico, pero parece que la mayor altura de los aisladores de 420V es útil en sí misma, ya que evita que las zapatas del colector de 420V toquen accidentalmente el riel de -210V, que es más bajo. .