集電装置
車両と集電装置の間に位置し、絶縁用に使われる部品。
交流用など電圧の高い場合は絶縁間隔確保のために段数が増え、海底トンネルや風の強い沿岸部で使われる場合、塩害を防ぐため、さらにシリコン系の絶縁材を塗布する場合がある。
通常は屋根上と集電装置の台枠の間に垂直に挿入して絶縁間隔を確保するが、トンネルなどの断面形状が小さく車両限界に制約がある場合には、碍子を横倒しに配置して台枠高さを可能な限り引き下げる例が近畿日本鉄道などで見られる。
既述のとおり、新幹線車輌によっては、碍子自体に空力的な形状処理を施し、騒音の軽減を図った碍子を採用するケースが増えている。
碍子の形状は風洞実験によって決定され、車輌の外観上のアクセントともなっている。
日本では新交通システムを除く一般鉄道で実用化されなかったが、ヨーロッパの一部では架空線の三相交流電化が行われている。ポール集電におけるダブルポール同様に架線を並行して2本張り、集電装置は横に2基を並べて集電を行う方式と、1基の集電装置に電気的に独立した2つの集電舟を左右に並べて装備する方式があるほか、初期の三相交流電化では架線を縦に3本張り、集電装置も縦に3機を並べて集電を行う方式も存在した。
三菱電機: 主として近鉄や南海、神戸電鉄など、自社製機器の納入先各社へウェスティングハウス・エレクトリック(WH)社とのライセンス契約に基づく、あるいはそれを自社で独自に改良した集電装置を製造販売していた。このため型番は基本的にWH社の番号体系をそのまま踏襲していたが、一部にその体系から外れた型番を与えられた特異な機種も存在した。現在では製造販売から撤退している。 S-514形大阪電気軌道デボ1000・1300・1400形などに採用された機種。主に-Aというサフィックスを付与されたモデルが納入された。横型碍子を備え、上枠と下枠それぞれにX字状の支柱を備える。戦後も長く重用され、ク1560形を電装して近鉄初の高性能試作車であるモ1450形へ改造した際にもS-514-DCが搭載されている。 S-516形S-514系の後継機種として近鉄モ2250形前期車などに採用。軽量化などに留意した設計となっている。 S-520形S-516形の改良型。近鉄モ2250形後期グループに採用された。 S-710形大阪線以上に車両限界の制約が厳しい近鉄奈良線や神戸電鉄向け車両に標準採用された機種。横型碍子の採用はS-514・516系と同様であるが、枠寸法が縮小され、また構造も簡素化されている。伊予鉄道100形101-104、200形にS-710-B、105-106と300形304にS-710-CCを採用。 S-750形近鉄が奈良線モ800形用としてS-750-DCを採用した。 S-752形神戸電気鉄道デ300形、長野電鉄2000系、1100系にS-752-Aを採用。N字状の上枠とM字状の下枠を組み合わせた構造で、横方向の支持棒を持たない。前後方向の横型碍子を備える。 P-900-A形阪和(モタ300・モヨ100形)・東横・目黒蒲田(デハ510形の一部)などに採用。
慣例で「枠」と呼んでいるが、すでに枠構造を持っておらず、当然、従来型パンタグラフのようなトラス構造にもなっていない。このタイプは、架線高さの上下に対応できる範囲が大きく、最低有効作用高や、折畳み高さが低い点は、地下鉄や中央本線高尾 - 南木曽間・身延線といった狭小トンネルが多い区間では特に有利となるため、速度域がそれほど高くない日本では、高速性能より、この面の有用性が重視されている。
さらに、部品点数が少ないため、製造、保守コストともに安価であることから2000年代から主流になりつつあり、コストメリットのため、事業者によっては、従来からの保有車両に取付けられていた菱形や下枠交差型のパンタグラフを全面的にこれに換装してしまうケースが見られるようになっている。
折りたたみ時の屋上の占有面積が菱形パンタグラフと比べ少なく済む事から、屋上に配置する空調やその他各種機器の配列の自由度が増す他、屋根上重量の軽減にも寄与する。近年路面電車で主流となりつつある超低床電車では、主要機器を床下に配置できないことから、占有面積も少なく軽いシングルアームパンタグラフが屋上の機器の配置がし易くなり、煩雑さを低減させている。
新幹線でもシングルアームパンタグラフへの移行が完了している。新幹線の場合は架線への追随性のみならず、高速走行時に発生する「風切り音」の軽減に主力が置かれている。現在新幹線で主力となっているシングルアーム型は、通常露出しているイコライザーアームが全て中空構造となっている枠(メインチューブ)の中に収められ、側面から見ると完全な「く」の字型の一本アームとなっている。
鉄道におけるパンタグラフとは、コイルばねの力や空気圧などによって架線に集電舟を押し付け、関節構造または伸縮構造を設けることで、架線高さの変化に追従させる形態の集電装置。近年架空電車線方式における集電装置としては最も一般的に使われている。略してパンタ、またはパンと呼ばれることが多い。
パンタグラフの構造は、大きく分けて4つの部分で構成されており、架線に直接に接触して摺動しながら架線の電力を取込むための集電舟、集電舟が自由に動きながら架線の追従性を良くするための集電舟支え装置、鋼板・アルミ合金・ステンレスパイプのリンクで構成された枠組、パンタグラフ全体を支えて車体に固定するための枠からなっており、集電舟の架線との摺動部分は摺板と呼ばれており、導電性の良く架線に損耗を与えにくいカーボンや銅合金などが使用され、摩耗による定期的な交換を必要とするため、それが容易にできるように、いくつかに分割された構造となっている。