地铁司机室高频电磁辐射的安全评估

As China’s vigorous development of rail transit, subway become prominent transport of many cities. Because the most high frequency radiation source concentrated in the subway's cab, the studies which focus on drivers who effected by high electromagnetic radiation on transport become a significant frontier. Although the electric field intensity and magnetic field intensity of cab’s electromagnetic environment can be measured by different kinds of instruments, the radiation absorbed in driver’s body can’t be measured directly. First of all, the project used finite element method and high frequency structure simulator software to simulate the high electromagnetic environment and the high frequency electromagnetic radiation dose in the human electromagnetic model of driver. Second, based on the field measurement values of electronic fields and magnetic fields in the cab's environment, the studies calculate the theoretical values of electromagnetic environment, to demonstrate the reliability of conclusion. Finally, we compared with the limit values constituted by International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), assess the safety of driver’s occupational exposure and provide the corresponding electromagnetic protection basis.

随着我国大力发展轨道交通工程，地铁已经成为城市的主要交通工具。由于地铁高频电磁辐射源大多集中在地铁司机室内外，长期处于此高频电磁环境中工作的司机是否会受到辐射影响而产生健康隐患，成为一个具有现实意义的研究领域。虽然司机室内的电场强度和磁场强度可以通过各种设备进行测量，但是目前为止尚无仪器可以直接测量司机人体组织中的高频电磁辐射剂量。本项目运用有限元法和高频电磁仿真软件对司机室高频电磁环境进行建模，仿真司机人体电磁模型中吸收的高频电磁辐射剂量。其次，对实际司机室环境的电场强度和磁场强度进行测量，并对测量值进行理论计算，以验证仿真结果的准确性。最后，将仿真结果与国际非电离委员会制定的ICNIRP标准相比较，对地铁司机职业电磁暴露进行安全评估，并提出相应的高频电磁防护依据。

截止2020年12月31日，中国内地已累计开通城轨交通运营线路7978.19公里。其中，地铁线路共计6302.79公里，已成为提升我国城市基础设施建设的重要驱动力。为了满足地铁智能化的发展趋势，越来越多的通信设备投入到地铁建设和运维中，导致地铁内外的高频电磁环境暴露问题日益突出。已有科学研究表明高频电磁暴露对人体健康造成潜在危害，但针对地铁高频电磁暴露的研究，特别是地铁司机在高频电磁环境中职业电磁暴露的研究尚处于空白。通过本项目的实施，构建了地铁列车司机室高频电磁环境模型，计算了人体模型中不同组织的介电参数，模拟了司机人体组织对电磁暴露剂量的吸收情况，并对地铁列车的高频电磁环境进行了实地测量，将仿真结果和实地测量结果与国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）和国家环保部和质量监督总局制定的电磁暴露安全标准进行了对比分析。仿真结果表明单频率暴露源辐射下，司机人体组织吸收的辐射剂量远远低于ICNIRP职业暴露限值，测量结果表明地铁司机室内的复合高频电磁场低于ICNIRP职业暴露限值436倍。基于上述分析结果，评估了地铁司机室高频电磁暴露的安全性；在此基础上，本项目进一步模拟了地铁司机室车体所具备的屏蔽效能，分析了该屏蔽效能对地铁司机电磁暴露的影响；利用超材料，对暴露源进行小型化设计和辐射性能优化，实现阵列天线的阵元间距减小27%的情况下，增益提高18%。小型化暴露源可以降低空间电磁场的场强分布，减小其辐射高频电磁波对人体的辐射影响。本项目通过系统性分析不同高频电磁暴露源对地铁司机的辐射影响，明确了地铁司机室高频电磁暴露的安全性，对地铁列车高频电磁暴露的相关标准制定具有一定的参考价值，为地铁司机职业电磁暴露的安全防护提供了理论依据和技术支撑，消除地铁司机对地铁高频电磁暴露的恐惧和可能引发职业病的担忧。