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随着我国高速铁路的迅速发展,对列车运行环境的安全性和稳定性提出了更高的要求。目前,我国列车运行环境监测系统的数据传输仍使用的是有线网络,其成本高且建设维护难度大的特点,不利于在铁路沿线大面积部署和对环境恶劣区域实时监测。无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)具有覆盖区域广、自组织、功耗低、检测精度高、无需布线等特点,既能满足对铁路沿线覆盖范围内所需的所有物理量进行实时监测,又可以降低系统的建设成本和维护难度,从而有效满足列车运行环境监测系统的需求。但是传统WSN节点是由电池供电,电池容量的限制已成为制约WSN发展的重要因素,所以节点可以从环境中采集能量供自身使用的能量采集WSN应运而生,其有效缓解了节点节能和提升网络性能之间的矛盾。本文针对铁路沿线环境下的WSN路由算法进行研究,以能量采集WSN和线型WSN为理论基础,设计了一个基于太阳能采集的铁路沿线WSN能量高效路由算法,通过仿真分析,证明了本文所提算法的优越性。论文主要内容和成果如下:(1)能量采集WSN和线型WSN研究。深入分析了能量采集WSN和线型WSN的特性以及典型的路由算法,分析表明:能量采集WSN可以有效地延长网络生命周期并提升了网络性能;线型WSN可以很好的满足管道、矿井、铁路沿线这类线型区域的监测需求。然而目前存在的主要问题是:线型的拓扑结构使节点更易因能耗不均衡引起“能量空洞”,以及不能对采集的能量高效管理利用的问题。(2)基于能量采集的铁路沿线WSN路由算法研究。通过对铁路沿线WSN的网络需求和网络架构进行分析,建立了适用于铁路沿线的WSN节点均匀部署方式。针对铁路沿线线型WSN易产生“能量空洞”问题,本文构建具有太阳能采集功能的节点能量采集模型,结合节点在信息传输过程中的能量消耗,提出基于均匀节点分簇的路由算法。针对不能对采集的能量高效管理利用的问题,鉴于太阳能能量采集具有一定的随机性、时变性且受天气影响波动比较大的特点,本文分别讨论了晴天和阴天条件下的节点能量采集功率变化趋势,将网络分为四种状态,并对应不同状态设置不同的传输阈值。(3)使用MATLAB仿真软件对所提出的路由算法进行仿真研究。首先将本文提出的均匀分簇-多跳路由算法与单跳数据传输对比仿真,仿真结果表明,所提算法生命周期远长于单跳传输且节点能耗更均衡。然后讨论不同簇内节点数对网络生命周期和网络能耗的影响,从而确定出后续仿真实验中簇内最佳节点数。最后分别分析了晴天和阴天条件下,传输阈值的不同取值对网络生命周期、网络剩余能量和数据包传输数量的影响;并根据昼夜交替时网络剩余能量确定出夜间无能量采集时的传输阈值可取的最大值。仿真实验表明,提出的路由算法能够有效地均衡节点间的能耗,延长了网络生命周期。