我国高铁取得了举世瞩目的辉煌成就,随着一带一路战略的实施,中国高铁将给沿线国家带来更多的福祉。中国新型磁悬浮列车的实验成功表明,未来时速超过1000公里的“超级高铁”将给人们的出行方式带来颠覆性的改变。研究高速列车产生的电磁辐射对乘客健康的影响是中国高铁未来发展中一个不可回避的研究课题。为了有效评估高速列车乘客低频电磁暴露的安全性,必然要对影响乘客健康的因素进行分析。高速动车速度的不断提升,必然需要更大的牵引功率、牵引电流,这是导致车厢内电磁环境恶劣的重要因素。此外,牵引电气设备、高压线缆、信号线缆等都放置在位于车厢底部一个狭小的空间内。这就形成了乘客与辐射源近距离的事实,这一现象也是导致乘客健康受影响的因素之一。因此对高速动车组车厢内电磁暴露安全性的研究亟待进行,论文的研究结果将为我国高速铁路电磁防护提供必要的数据支持,为消除大众对高速列车车厢内电磁环境的恐慌心理提供有力的数据解释。本论文第一章阐述了高速列车低频电磁暴露安全性研究的必要性、国内外对电磁暴露研究发展的情况,并在此基础上提炼出论文的主要研究内容和研究意义。第二章简明介绍了我国高速动车组牵引供电系统、动车组供电原理、动车组电磁骚扰源、电磁耦合路径,分析了影响高速列车车厢内电磁环境的主要因素,以及讨论了各国采用的主流电磁暴露限值导则,并且分析了低频电场、磁场、电磁场与人体电磁交互的主要机理和相应电磁场原理,并介绍了有限元软件COMSOL Multiphysics。第三章是对生物组织介电特性的研究;众所周知生物组织的介电参数(电导率和介电常数)是分析人体与电磁能量交互的重要基础原理和数据,在本章中首先总结了生物组织四种色散的机理,其次重点分析了脑白质和脑灰质色散过渡区间的介电机理。本章对不同生物组织色散机理的研究结果将会对电磁剂量学、临床肿瘤组织判断、阻抗断层成像技术等领域的发展提供重要的基础数据。第四章是以两组动力电缆为辐射源,分别讨论它们产生的工频电场、磁场对车厢内乘客电磁辐射情况,并将所有计算结果与国际非电离辐射防护委员会制定的公众电磁暴露限值进行对比,得出由动力电缆所产生的工频电场、磁场对乘客健康不构成潜在威胁。第五章首先以接触网接触线为辐射源讨论它产生的工频电场、磁场对乘客电磁辐射情况,其次又讨论了复合电磁场对乘客电磁辐射情况,最后将所有计算结果与国际非电离辐射防护委员会制定的公众电磁暴露限值进行对比,得出由接触线和动力电缆所产生的工频电场、磁场对乘客健康不构成潜在威胁。第六章测试了动车组车厢内低频电磁环境,并利用COMSIL Multiphysics软件仿真车厢内低频电磁场分布情况,并将测试数据与仿真数据进行对比得出利用有限元软件分析接触网接触线和动力电缆产生的低频电磁辐射对乘客电磁暴露安全性研究是准确的。本论文的创新点主要有:(1)在总结生物组织介电谱相关文献的基础上,首次提出利用相对介电常数增量突变这一现象作为判断生物组织色散发生的依据。以此依据依次判断出脑白质、脑灰质α、β、δ和γ四种色散的起始、结束频率点,再根据Cole-Cole圆分析脑白质中α和β色散过渡区间、β和δ色散过渡区间、β和γ色散过渡区间、δ和γ色散过渡区间,脑灰质中α和β色散过渡区间、β和δ色散过渡区间、δ和γ色散过渡区间内哪种色散占主导地位和其相对应的极化机制。(2)在有限元软件COMSOL Multiphysics中构建一个包含辐射源、真实人体、真实车厢的三维电磁模型,通过电磁剂量学的方法分别分析由接触网接触线、动力电缆以及两者共同作用时车厢内不同位置、不同姿态乘客头部、躯干部位磁感应强度、感应电场强度、感应电流密度的分布情况。计算结果表明乘客在低频电磁环境下的乘车是安全的。(3)本论文在以上仿真模型基础上还对比分析了有/无车体提供屏蔽电磁能量保护时,暴露在接触网下方人体体内感应电磁场分布情况,研究表明铝合金车体能够很好的屏蔽工频电场和工频磁场。(4)本论文测量了CRH5型动车组车厢内低频电磁环境,并通过COMSOL Multiphysics软件仿真得到动车组车厢内电磁场分布值。仿真结果和实测数据进行对比,说明利用电磁剂量学方法研究高速列车车厢内低频电磁暴露问题的结果是一致的和可靠的。