4.2.1.1 线路、机车车辆与基本限界
（1）适用范围。本接触网工程起点为乌龙泉（DK1232+000），终点为花都（DK2167+000），全长约874.406km。其中乌韶段正线长度715.166km（DK1232+000～DK1989+500），由铁四院设计；韶花段正线长度159.240km（DK1989+500～DK2167+000），由铁二院设计。
（2）基本限界。接触网工作条件满足现行《铁路技术管理规程》高铁专线铁路建筑限界（200km/h≤v≤350km/h）。
4.2.1.2 线路条件和铁路运输组织方式
在接触网系统设计中需充分考虑铁路运输组织的特点和运行要求，应包括：
（1）本线路上运用的车辆/机车（动车组）的速度和运行能力；中速跨线车需要在高速铁路上运行；必须充分考虑双弓重联运行的运输需求。
（2）超过速度目标值的设计速度裕量。通常取10％，比如本线设计速度为350km/h，则意味着接触网的技术性能要达到385km/h的安全要求。
（3）主要线路和车站线路的运行速度、线路的纵曲线图和平面图，包括道岔和联络线等。如：本线的设计速度为300～350km/h，线路最小曲线半径为9000m（困难7000m），7000m半径时对应最大外轨超高150mm，全线正线采用无砟整体道床。
（4）道岔的类型等轨道装备条件。
4.2.1.3 电气系统设计
1）电气特性要求
电气特性要求包括：标称电压和频率；短路电流曲线和系统额定电流；供电馈线；轨道回流系统；过电压保护的要求和接地；降低电磁干扰的电磁兼容要求。
通常情况下，上述参数来源于牵引供电系统工程设计的计算结果，但作为接触网，导线材质截面等参数选择需满足上述电气能量的传输要求，接触网导线空间位置布置等构造参数也反过来影响和决定着最终工程设计时供电计算或仿真所需要的全回路电气参数，而且牵引供电设计提出的安全相关的区域还需要接触网在工程上予以落实和定义。因此，接触网工程设计和牵引供电设计之间存在互动和相互影响，需要系统设计。
2）接触网供电分段的原则
（1）全段上、下行正线悬挂电气上分开。
（2）全线按照双线单方向行车，未设区间渡线，车站渡线按特殊情况下反方向办理站间闭塞及满足维修作业车转线等要求设置，一般在车站两端各设一条单渡线组成大八字渡线，有立即折返作业的车站在车站一端增加设置小八字渡线，车站正线间渡线道岔号码为18号。
供电分段应满足双向行车要求及事故抢修要求，尽量缩短事故及维修范围，在车站两端设置绝缘锚段关节。在有条件的地方和部分靠近变电所和分区所的车站，线路站场具备正线间的八字或V字渡线条件的，相应合理设置绝缘锚段关节，便于运营维修时尽可能实现反行功能。设置原理见图4.8。
图4.8 站场正线间的渡线区域供电分段原理图
（3）牵引变电所、分区所的出口附近设置接触网分相装置。
（4）为保证供电灵活性，所有电动开关纳入运动系统控制。
（5）分段绝缘器设置如下。分段绝缘器设于上、下行正线间渡线接触网；站场分场、分束供电不能设锚段关节的接触网区段；正线间渡线上及联络线上采用具有消弧功能的分段绝缘器。
（6）分场、分束供电。为方便运营，减少站线接触网停电对正线的影响范围，车站的站线尽量与上下正线间分束供电；在变电所、分区所出口附近设置接触网电分相装置；当主变压器馈线同相时，变电所出口接触网电分相的中性段应设联络开关与两侧馈线或接触网相连。
（7）长大隧道开关分段设置。根据隧道防灾设计研究、国内紧急救援经验及TSI相关条款，区间隧道区段为达到更好的救援需求，锚段关节布置如下：长度大于2km的隧道口处，有条件的尽量设置绝缘锚段关节，并设置带接地的双极电动隔离开关；根据防灾设计的系统要求，长度大于6km的隧道内及隧道群区段，每隔约6km设一处绝缘关节，并设置双极电动隔离开关；在长度大于2km的隧道口处增设半锚段的过渡区，隧道洞口处设置半锚段的无补偿下锚，在隧道外设置该半锚段的补偿下锚。
3）电气安全防护的新理念与措施
在以人为本的时代，在高速铁路或重载铁路大功率运输条件下需要专门开展电气安全的系统设计。武广高铁工程系我国首次系统引入了“非直接接触防护”的定义和范围，以往传统的带电体安全距离要求被称为“直接接触防护”要求。新理念的引入改善了我国铁路行业对接地安全的认识。
（1）非直接接触防护的概念。在架设有接触网的铁路上，根据IEC62128—1的定义，拉断接触网或脱线的受电弓一般不超过的区域，称作“接触网和受电弓危险接地区域”，即“非直接接触防护”应考虑的范围，如图4.9。
在图4.9中，所定义的是通常情况下接触网和运动中的受电弓带电破坏时其残片被限定的范围，在此划定范围内断线的带电架空接触网或脱线受电弓偶然触及结构或设备是可能的。图中X、Y、Z的取值应符合各国安全规则规定。图中HP点为各种运行情况下架空接触导线在线路中心线上的最高位置。架空接触网限界在轨面以下为垂直方向直至地面。我国目前的X值通常取5m（国际标准取4m）；Y值取2m。武广高铁工程的导线高度5300mm，接触网结构高度1600mm，考虑锚段关节区域的抬高等等，则HP点取轨面以上至少7.5m，最大8m。
图4.9 接触网和受电弓危险接地区域
在上述区域范围内，需要特别研究安全电压问题并采取技术、管理的综合措施。如，采用综合接地等大型铁路设施等电位接地方式，使得危险区域的电压受控；在牵引供电设计方案相关的轨道电气回路或金属体接地体范围内难以实现安全低限阈值的受电弓、接触网接地危险区域，或构造上难以完全保证安全的区域，应限制人员进入或对设备加强绝缘配合，或采取特别的隔离措施。
具体的工程接地安全技术措施与多专业接口有关，即属于高铁综合接地系统方案的相关技术范畴。
（2）直接接触防护。根据《铁路技术管理规程》及《铁路电力牵引供电设计规范》，参照IEC60815、EN50119标准，空气绝缘间隙和工程设计及安装距离要求见表4.3、表4.4、表4.5。
表4.3 25kV带电体空气绝缘间隙要求
注：表中括号内值为困难值，表中各值在特别重污染区和隧道内适当加强。
表4.4 工程设计及安装的一般距离要求
续表(www.xing528.com)
表4.5 附加导线对铁路沿线树木之间的最小水平距离（mm）
4）其他电气系统设计要求
为保障人身和设备安全，保障接触网可靠性和可用性目标，在以下防雷与接地方面采取了加强措施。
（1）根据“直接接触防护”要求，所有有人通行的跨线建筑物，在其跨越接触网部分均需要设置防护网栅。防护网栅两端需设置高压安全警示牌。防护网栅的高度和宽度以及网格的孔隙大小必须满足人员无法接近接触网，或无法通过杆形或其他具有一定长度的物体接触到带电部分。具体可参照IEC60050等相关国际标准。
（2）根据“非直接接触防护”要求，跨线桥两侧的墙上设置镀锌钢带（截面不小于120mm2）。防护网栅、金属桥栏杆及墙上的镀锌钢带两端均应相互连接，并接不大于10Ω的接地极（此接地极与回流系统的接地不连），或接入综合接地系统。
（3）支柱上带电体距地面不满足规定（“直接接触防护”）要求时，设防护网保护。比如，在浏阳河隧道南出口敞开段AF线需加设中压高性能聚合绝缘材料制造的裸线包卷绝缘管，并在敞开段设防护网保护；对于提篮拱桥梁上接触网带电部分（如中锚绳下锚部分）距接地体不满足规定要求时，可采取调整下锚绝缘子安装位置或加设中压高性能聚合绝缘材料制造的裸线包卷绝缘管等安全措施。
（4）在货物线、公路边等处易受损伤的支柱上设支柱防护。
（5）在跨线桥、隧道口附近的加强防护措施。为防护跨线桥、隧道口高空坠物及防止交叉跨越断线等情况，根据《关于接触网加装绝缘套管有关要求的通知》（运装供电〔2009〕2146号文）要求，在上述场合附近的承力索表面加设由中压高性能聚合绝缘材料制造的裸线包卷绝缘管。具体要求如：接触网承力索在桥梁下加装贯通的绝缘套管，桥梁下两端出口承力索上的绝缘套管分别向外延长5m；隧道、明洞等出口处加装绝缘套管，长度应为出口的内外各5m；取流量较大区段的接触网承力索上加装绝缘套管应考虑温升的影响等措施。
（6）隧道内下锚补偿装置、开关、电缆头防护。隧道内补偿装置需设置铅垂防护网栅，网栅高度不低于2m；隧道内开关、电缆头安装高度应与救援通道保证绝缘距离，并设置水平防护网栅。
4.2.1.4 环境条件
接触网系统的环境条件参照了国际标准IEC62498-2中规定的内容，执行《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的要求。武广高铁工程，是我国第一个推广应用GB50009标准、采用极限状态法计算接触网荷载的工程项目所积累的经验，为完成和修订《350km/h客运专线设计暂行规定》《高速铁路设计暂行规定》做出重要贡献。
1）气象条件
根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录D.5.3全国基本风压图、《全国铁路接触网气象条件标准》及气象部门、沿线电力线路及沿线已开通电气化铁路的运行调查情况确定设计用气象条件如表4.6所示。
表4.6 武广高铁沿线的主要接触网专业相关气象条件
2）附加气象条件计算要求
（1）高速铁路的正线锚段长度及腕臂偏移量按最高计算温度为+80℃，温差100K进行校验；其他线路的锚段长度及腕臂偏移量的最高计算温度为+60℃，温差80K进行校验。
（2）接触网基本结构设计风速根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）50年一遇基本风速确定。计算时根据地区、地形、高度按规范修正使用。
（3）隧道内气象条件应与平面布置定义相对应，2km以上的长大隧道区，距隧道口500m内锚段长度及腕臂偏移量的计算温度与隧道外相同，应分全隧道外、半个隧道内、全隧道内三种分别定义温差范围，如表4.7，表中L为隧道群全长，如果隧道间距较大时指单个隧道全长。
表4.7 武广高铁隧道内外接触网专业相关气象条件
（4）工程隧道内结构验算风速。需要说明的是，武广高铁是我国第一个提出、研究并应用隧道内湍流风速对接触网结构荷载可能造成不利影响的工程项目。根据武广高铁工程科研的成果，结合《关于印发〈客运专线隧道内预埋接触网滑道设计方案审查会议纪要〉的通知》（运技装备〔2007〕205号）的要求，武广高铁工程隧道内吊柱风荷载“暂按不小于49m/s选取”。
（5）接触网支持结构与线索的风荷载应按使其产生最大风载的方向计算。应考虑高路堤、桥梁以及明显强风地带，接触网结构设计风速需根据GB50009-2001考虑风压高度变化系数及修正系数，见表4.8.
表4.8 风压高度变化系数表
注：表中，B指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C指有密集建筑群的城市市区；对于衡阳（不含）以南的山区，校验结构稳定时，还应考虑地形条件的修正，修正系数为1.20～1.50。
3）污秽等级及污秽区划分、绝缘元件爬电距离
参照IEC60815标准，结合本线有关的相邻电气化铁路的运行经验，全线污染等级按重污设计。全段绝缘子及绝缘元件爬电距离按不小于1400mm设计，上下行正线间、分束供电的分段处按1600mm设计。绝缘子优先采用瓷质绝缘子，下锚、分段绝缘子及无站台柱雨棚内可采用合成绝缘子。
4.2.1.5 接触网系统目标
接触网必须同时满足机械、电气系统两大方面的技术和安全性能要求。这些主要特性可分为机械、电气、环境、运行和维护等几个相关方面。
（1）高速正线满足双弓运行条件下350km/h的速度目标值。
（2）接触网与受电弓配合应满足EN50317-2006和不低于UIC794标准。
（3）接触网应满足系统载流量的需要。
（4）接触网在自然环境中应满足可靠性、安全性的要求，有足够的机械、电气强度和安全性能。
（5）接触线使用寿命至少达到200万弓架次。
（6）接触网的可用度达到0.98。
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