接触网补偿装置是接触网上的重要设备，又称张力自动补偿器，是自动调节接触线和承力索张力的补偿器及制动装置的总称，见图2-76。它安装在锚段的两端，并且串接在接触线或承力索内。补偿装置的作用是当温度变化时，线索受温度影响而伸长或缩短，由于补偿坠陀重量的作用，线索顺线路方向移动而自动调整线索张力，从而保证接触悬挂的技术状态。补偿装置中的坠砣串为什么能随温度的变化而升高或降低呢？这是因为坠砣串同时受到自身重力和接触线（或承力索）张力的作用，当温度不变时处于平衡状态，坠砣不升不降；当温度升高时，接触线（或承力索）长度增加，在坠砣自身重力作用下，坠砣会随着温度升高而降低；反之当温度下降时，接触线（或承力索）就会缩短，坠砣上升，从而能使线索内保持恒定的张力。
图2-76 补偿装置
接触网对张力自动补偿装置的要求有：补偿装置应灵活，在线索内的张力发生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率应不小于97%；具有快速制动作用，一旦发生断线事故或其他异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。一般对于全补偿的承力索内的补偿装置，如不具备这种功能时，还需专门增加断线制动装置，以防止一旦发生断线，坠砣串落地而造成事故扩大、恢复困难。
接触网补偿装置主要有滑轮式、棘轮式、弹簧式等，见图2-77。
图2-77 接触网补偿装置
（a）滑轮式；（b）棘轮式；（c）弹簧式
1.滑轮式补偿装置
（1）补偿装置的组成。
滑轮式补偿器由补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、坠砣、坠砣杆、限制导管及连接零件组成，见图2-78。
图2-78 滑轮式补偿装置的组成
补偿滑轮在应用中分为定滑轮和动滑轮（构造相同），定滑轮改变受力方向，动滑轮除改变受力方向外还可省力和移动位置。所以一般补偿滑轮是一个组合的滑轮组。目前我国一般应用的是铝合金滑轮补偿装置，是由滑轮组、不锈钢丝绳、连接框架及双耳楔形线夹组成，其有1：2，1：3，1：4三种规格，见图2-79。
图2-79 滑轮式补偿装置的规格（1：2、1：3、1：4）
补偿绳均选用GJ-50（19股）镀锌钢绞线制成，其最大工作荷重1：2型为12kN，1：3型为18kN，1：4型为22kN。
杵环杆（因为杆的一端为杵头，另一端为单孔耳环，所以称杵环杆）一般以直径16mm圆钢加工制成，是动滑轮与下锚绝缘子串之间的连接杆件，杵头端放置在绝缘子杵座中，单孔耳环端（焊环）与动滑轮相连。杵环杆的机械强度要求较高，且长度不小于1 m。
坠砣一般采用混凝土（图2-80）或灰口铸铁（图2-81）制成，每块约重25 kg，呈中间开口的圆饼状。坠砣杆一般由直径16mm圆钢加工制成，上端有单孔焊环，底部焊有托板。坠砣杆的型号规格，根据其放置坠砣块数量的不同分为17型、20型和30型三种，型号中的数字表示坠砣杆所悬挂坠砣的数量。
图2-80 混凝土坠砣
图2-81 铸铁坠砣
限制导管（图2-82）用直径为40mm的铝合金管制成，长度为5.7 m，作用是限制补偿器坠砣串由于风力、其他力（包括电动列车通过时的振动力及受电弓作用于接触线时传递到补偿器的力）的影响侵入建筑限界。坠砣串通过坠砣抱箍与其相连。
图2-82 限制导管
（2）补偿装置的安设与要求。
补偿器串接在锚段内线索两端与支柱固定处，根据接触悬挂类型的不同有不同的补偿器结构。
半补偿时，接触线带补偿器，多采用两滑轮组结构，滑轮组的传动比为1：2，即用两个滑轮使补偿绳的张力为接触线张力的一半，也就是坠砣块的重力为接触线标称张力的一半。
全补偿时，接触线与承力索两端均带补偿器，接触线补偿器的安设与半补偿相同。承力索补偿器则采用三滑轮组式，传动比为1：3，见图2-83。采用传动比比较大的滑轮组时坠砣串块数减少了，这是有利的一面，但坠砣串上升和下降的距离也会按倍数增大，这时要求支柱（锚柱）高度和容量要增加，既不经济也不利于施工和维修。在运营线路上，当接触线因磨耗而截面逐渐减小时，坠砣串块数也相应地减少，使接触线维持一定的张力，防止出现断线事故。
图2-83 全补偿装置
（3）补偿装置的a、b值。
①a、b值。
坠陀杆耳环孔中心至补偿（定）滑轮下沿的距离为a值。由坠陀串最下面一块坠陀的底面至地面（或基础面）的距离称为补偿器的b值，见图2-84。补偿装置的a、b值可以限定坠陀串的升降范围，解决坠砣下降过多使坠砣串底面接触地面或上升过多使坠砣杆耳环孔卡在定滑轮槽中失去补偿作用的情况。
图2-84 补偿装置的a、b值
为了使补偿器不失去补偿作用，对补偿器a、b值提出以下要求：在最低温度时，a值应大于零，最高温度时，b值应大于零。铁道部颁发的《接触网运行检修规程》规定，任何情况下a、b值均应大于200mm，进行接触网设计时，规定任何情况下a、b值不得小于300mm。
②a、b值的计算及安装曲线。
一般情况下，在不同温度时补偿器a、b值不同，其计算方法如式（2-18）和式（2-19）：
式中 amin——设计时规定的最小a值，mm；
——设计时规定的最小b值，mm；
——设计时采用的最低气温，℃；
——安装或调整作业时的温度，℃；(www.xing528.com)
tmax——设计时采用的最高气温，℃；
n——补偿滑轮的传动系数（传动比的倒数）；
L——锚段内中心锚结至补偿器间距离，mm；
α——线膨胀系数，℃-1。
如果线路为新架设的，应考虑接触网线索存在初伸长问题，即线索承受张力后，会蠕变延伸。此时，补偿器a、b值需考虑线索延伸，其计算公式如式（2-20）和式（2-21）所示：
式中 θ——新线延伸率，承力索取3.0×10-4，接触线取6.0×10-4。
在施工和维修过程中，为了给施工和维修人员提供参考调整，可利用补偿装置的安装曲线，图2-85为CHTA-120银铜合金接触线补偿1：4、1：3安装曲线。安装曲线是利用上述公式，根据不同的温度和中心锚结至补偿器间距离，计算出多组a、b值，将计算结果标注在图中，通过描点作图绘制而成。
图2-85 CHTA-120银铜合金接触线补偿1：4、1：3安装曲线
例题2-6 THJ-100承力索，传动比1：4，最高温度为40℃，确定L为800 m，气温为10℃时的b值。
解：查找THJ-100承力索传动比为1：4的安装曲线图（图2-86），当L=800 m，温度为10℃时的b值为1480mm。
例题2-7 在一直线区段，采用GJ-70+GLCB80/173半补偿链型悬挂，L=800 m，α=1.70×10-5℃-1，maxt=30℃，mint=-30℃，n=2，试计算安装温度为10℃时的a、b值。
已知：mina=300mm，minb=300mm，n=2，L=800 m=8×105mm，α=1.70×10-5℃-1，tx=10℃，mint=-30℃，maxt=30℃。
求：a=？，b=？
解：
b
答：安装温度为10℃时的a值为1388mm，b值为844mm。
图2-86 THJ-100承力索补偿1：4安装曲线
2.棘轮式补偿装置
棘轮装置与滑轮式补偿装置相比小很多，它的棘轮与其他工作轮共为一体，没有连接复杂的滑轮组，具有占用空间少、转动灵活、传动效率高、防腐性能好、使用寿命长等优点，但由于棘轮本体形状复杂，轮径大，薄壁部位多，对生产制造设备和工艺要求较高，价格偏贵。图2-87为棘轮补偿装置图，图2-88为棘轮本体结构图。
图2-87 棘轮补偿装置图
图2-88 棘轮本体结构图
棘轮式补偿装置的工作原理：在正常状态下，由于补偿绳与坠砣串拉力相平衡，补偿棘轮处于悬空状态。当接触网出现松弛时，补偿绳与坠砣可以自动调整。当接触线断线时，连接接触线线索的补偿绳失去了对棘轮轴的拉力，此时由于坠砣串的重力将棘轮下拉，补偿棘轮就会在转动的瞬间被制动卡块卡住（图2-89），防止了接触网设备的大面积损坏。
图2-89 制动卡块
棘轮式补偿装置与滑轮式补偿装置一样，都需要满足a、b值（图2-90）的要求。根据上述计算公式，可以计算得出不同温度和不同半锚的a、b值，以此绘出补偿装置的安装曲线图。
图2-90 棘轮补偿a、b值
图2-91 为棘轮式补偿装置安装曲线，安装曲线下面标注的是中心锚结到补偿装置的距离，右侧数字从上到下是对应温度下坠砣的安装高度。安装曲线的安装温度是（-40-80）℃。在气象条件中，最高温度采用40℃，补偿坠砣安装曲线的最高温度为80℃，这是考虑承力索和接触线在满电流负荷运行中，线索可能产生温升。在极限条件下，承力索和接触线伸长所形成的位移都不会让坠砣串的底部着地。
图2-91 棘轮式补偿装置安装曲线
棘轮的安装曲线除了确定坠砣的a、b值外，还包括补偿绳在棘轮上正确的缠绕圈数。理顺补偿绳与轮体之间的缠绕关系，并使其正确入槽，防止绳股之间交错、重叠，大、小轮绕绳圈数应遵循以下原则：大轮最少缠绕半圈，最多缠绕三圈半；小轮最少缠绕半圈，最多缠绕三圈半，缠绕时注意两边对称。
城市轨道交通大多采用棘轮式补偿装置。在施工安装过程中，这一装置可能会产生补偿绳偏磨、扭绞，平衡轮不水平，棘轮悬挂不垂直，坠砣上下滑动受阻等现象（图2-92），可以通过垂直调整棘轮、补偿绳正确排列、卸载扭力等方法来解决。总之，只有合理、精准施工，在运营过程中才会减少问题的出现。
3.弹簧式补偿装置
弹簧式补偿装置（图2-93）主要用于软横跨上下部固定绳的张力补偿，隧道内有时也用弹簧补偿装置。它的特点是在弹簧补偿器内部装有一个具有一定初始压缩力的弹簧，当软横跨上下部固定绳伸长时，弹簧被释放，工作杆收回拉紧软横跨上下部固定绳；当上下部固定绳收缩时，弹簧被压缩，工作杆伸出，使软横跨上下部固定绳的张力保持在一定范围内。
图2-92 棘轮式装置产生的问题
（a）补偿绳偏磨；（b）补偿绳扭绞和平衡轮不水平图；（c）坠砣限制架安装不垂直
图2-93 弹簧式补偿装置
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