随着我国高速铁路事业的迅猛发展,列车的安全性、舒适性逐渐成为旅客关注的焦点。人们对乘车环境质量需求的提高,使得对列车车厢振动、温度、气压、含氧量等大量人体敏感参数地监测成为必然;新冠疫情的传播与蔓延,车厢封闭环境条件下特殊运输对负压舱的需求,进一步提高了列车车厢运行环境监测的要求。由于无线传感器网络具有灵活性强、监测精度高等优点,采用无线传感器网络对列车车厢环境监测成为了研究的热点。本文针对无线传感器网络在列车车厢环境监测的应用,通过对路由协议这一核心技术的研究分析,提出一种高速列车车厢运行环境监测无线传感器网络高效路由协议RC-LP(Railway Compartment based on LEACH and PEGASIS)。首先,本文分析了高速列车车厢环境监测的实际需求和采用无线传感器网络面临的挑战,详细论述了无线传感器网络和路由协议的主要相关内容,主要研究了无线传感器网络路由协议体系结构、网络特征和应用领域,并对典型路由协议的应用和性能进行了研究比较,为列车车厢运行环境监测高效路由协议的研究奠定了理论基础。其次,通过对列车车厢实际应用场景及功能实现的分析,建立了合适的车厢运行环境监测无线传感器网络拓扑结构和相关的网络模型。深入研究分析了分簇路由协议的代表LEACH协议和链状路由协议的代表PEGASIS协议,针对列车车厢(分簇)和列车车厢编组(链状)这一特殊场景的监测特点,运用LEACH分簇路由协议和PEGASIS链状路由协议特点和优势,分析在具体应用场景下的改进策略,分别采用基于改进粒子群算法的簇首选举策略和基于PEGASIS的改进算法的高效传输模式,提出了一种高速列车车厢运行环境监测的无线传感器网络高效路由协议。最后,本文对所设计的路由算法采用MATLAB软件进行仿真验证。分别对簇首选举策略算法、簇间通信改进算法以及综合在一起的整体路由算法进行仿真,仿真实验结果表明,簇首选举策略算法、簇间通信改进算法相对于原有算法网络性能均有明显提升。综合路由算法RC-LP相对于LEACH和PEGASIS协议其生命周期分别提高了63.5%和55.0%,增加了基站接收的数据量,同时在网络延迟方面也有显著改善。本文设计的路由协议对于列车车厢运行环境无线监测具有一定的应用价值。