质子治疗是目前世界上最先进的肿瘤放射治疗方法之一，质子治疗装置通常由加速器、治疗室以及连接其中的输运系统组成。上海质子治疗装置是一台医学专用治疗装置，主要目标是实现质子束对肿瘤患者的治疗，拟以一台同步加速器根据治疗需求将质子加速至70～250MeV，由高能输运系统输送至治疗室，并实现治疗要求的束斑形状。本论文对上海质子治疗装置高能输运系统进行了物理设计，主要包括束流光学匹配与公差分析。　　 束流光学匹配依据带电粒子束流传输原理，运用传输系统常用的设计方法，进行磁铁参数的匹配计算，匹配过程主要考虑治疗需要多种不同能量、不同束斑尺寸的束流，重点提高输运线的匹配灵活性。通过TRANSPORT程序计算，最终确定输运系统的磁聚焦结构，并模拟了多组束流形态的线性光学参数曲线，模拟结果证明高能输运线设计方案有较高的灵活性，能满足不同束斑形态需求。　　 公差分析部分依据常见磁铁安装与制造误差的要求，通过Accelerator Tool-Box(MATLAB)程序，对高能输运线模拟了100个公差种子的轨道畸变、β函数偏差与接受度，并运用局部校正方法提出了轨道测量与校正的初步方案，模拟结果显示校正方案很好的满足了束流清晰区要求。