地铁列车司机室高频电磁暴露安全性评估

为了有效评估地铁列车司机室在高频电磁环境下的安全性,利用基于有限元法的三维电磁仿真软件(HFSS),构建B型地铁列车无线通信天线电磁辐射条件下的司机室高频电磁环境模型(其中人体模型为坐姿,由人头、躯干和四肢组成,人头模型由头皮、颅骨和大脑3层组织构成),研究地铁司机的职业电磁暴露问题。结果表明:当天线的输入功率达到其最大值50 W时,人体模型的比吸收率最大值为0.523mW·kg-1,电场强度为11.96V·m-1,磁场强度为0.23A·m-1,皆低于国际非电离辐射委员会制定的职业电磁暴露限值;说明在此电磁环境下,司机室内的高频电磁辐射不会对地铁司机的健康造成危害。

地铁司机室双八木天线射频电磁场暴露的健康风险评估

为了有效评估B型地铁车载双八木天线对地铁司机射频电磁场暴露的安全性,利用3维电磁仿真软件构建了在双八木天线辐射下的地铁司机室射频电磁环境模型。通过设计司机室、车载双八木天线和司机人体模型,数值模拟了天线在不同输入功率条件下对司机人体模型的射频电磁场暴露影响。仿真结果表明,当地铁实际运行时的天线输入功率达到最大值200 m W时,人体模型中质量为10 g的任意相邻组织内的平均比吸收率(specific absorption rate,SAR10 g)的峰值为0.018 649 W/kg,电场强度的峰值为16.201 V/m,磁场强度的峰值为0.176 16 A/m,峰值皆出现在躯干组织中,且都低于国际非电离辐射委员会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)制定的职业电磁暴露限值,说明司机在此射频电磁场暴露环境中是安全的。分层头模型的仿真结果表明,平均比吸收率在大脑组织中的穿透深度大于电场强度和磁场强度。

地铁专用无线通信系统射频电磁暴露安全的评估

为了研究在地铁专用无线通信系统天线辐射下地铁司机射频电磁暴露的安全性,基于高频结构仿真软件(High frequency structure simulator,HFSS)构建该系统天线辐射下的地铁司机室射频电磁环境模型,模拟司机室内电场强度的分布范围为0.005~0.118 V/m。运用电场强度分析仪对地铁司机室内射频电磁环境进行实地测量,测得专用无线系统天线信号的功率电平为-54.91^-30.22 d Bm,对应的电场强度分布范围是0.006~0.109 V/m,与电场强度的模拟结果基本一致,验证了利用HFSS软件的计算可靠性。在此基础上分别模拟地铁司机站姿人体模型和坐姿人体模型的射频电磁暴露情况。仿真结果表明:司机坐姿和站姿人体模型中平均比吸收率峰值分别为3.838 3×10^(-7) W/kg和3.118 7×10^(-7) W/kg;电场强度峰值分别为0.12 V/m和0.11V/m;磁场强度峰值分别为7.586 8×10^(-4) A/m和7.276 7×10^(-4) A/m。模拟结果均低于由国际非电离辐射防护委员会制定的职业电磁暴露限值,说明在该射频电磁环境中地铁司机职业电磁暴露处于安全范围内。

地铁高频电磁辐射的安全评估

为有效评估B型地铁乘客信息系统天线(Passenger information system,PIS)对司机室高频电磁辐射的安全性,设计PIS系统所用的5.8 GHz八木天线和司机人体模型,利用三维电磁仿真软件构建在PIS系统天线辐射下的地铁司机室高频电磁环境模型,数值模拟天线在不同输入功率条件下对地铁司机人体模型的高频电磁辐射影响。仿真结果表明,当天线的输入功率达到最大值50 W时,人体模型的比吸收率最大值0.63 W/kg,低于国际非电离辐射委员会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)制定的职业电磁暴露基本限值10 W/kg;电场强度最大值为72.37 V/m,低于ICNIRP职业电磁暴露参考限值137 V/m;磁场强度最大值为0.74 A/m,高于ICNIRP职业电磁暴露参考限值0.36 A/m。当天线的输入功率降为10 W时,磁场强度最大值降为0.33 A/m,低于参考限值。因此,为了避免此高频电磁辐射对司机造成健康危害,地铁实际运行时,需要保证天线的输入功率低于10 W,使司机处于安全辐射范围内。