李翠然，王雪洁，谢健骊，吕安琪

（兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730070）

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近年来，无线传感器网络（WSN,wireless sensor network）在铁路、河流、矿井等链状区域的环境监测中得到了广泛应用[1-2]。在链状区域监测中，节点呈线性分布，构成线性无线传感器网络（LWSN,linear wireless sensor network），越靠近sink 节点能耗越大，由此导致了“能量空洞”问题[3]。此外，WSN 具有较强的应用相关性，铁路沿线环境监测场景下的LWSN 还需考虑数据传输的实时性要求[4]。如何有效地均衡节点能耗、降低传输时延是铁路沿线LWSN 高效数据传输亟待解决的关键问题。

分簇路由协议通过构建层次型网络结构实现资源的均衡分配，提高网络能效，以最大化网络生命周期[5]。已有不少学者基于深度强化学习[6]、模糊逻辑算法[7]及群智能优化算法[8-10]等对WSN分簇路由展开研究，但相比于平面网状拓扑结构，LWSN传输路径较单一。簇头是WSN 的重要节点，一旦簇头故障，易造成LWSN 数据传输中断；同时，簇头的能耗远大于簇成员节点，若没有合理的能耗均衡策略，易造成簇头的能量过早耗尽而死亡[11-12]。Ali 等[13]、Kong 等[14]分别对石油和天然气管道、超高压输电线路等链状区域进行能耗均衡的路由优化，但针对监测网络的负载不均衡及其数据的实时传输问题并未给出解决方法，对铁路监测环境的适应性较差。面向铁路监测场景提出的LWSN 路由算法较少考虑簇头负载、簇头间距等参数对能耗均衡的影响以及由此引起的监测网络生命周期特性的变化[15]，缺乏节点能耗与监测网络传输时延的定量分析[16]，在算法普适性方面有所欠缺。……