随着列车重载运输的高速发展,国家对货物列车的安全运行提出了更高的要求。针对货物列车的特点,本文提出了一种利用无线传感器对重载货物列车危险状态进行在线监测的新网络——无线链状网(Wireless Chain Network, WCN)。虽然无线传感器网络的研究已取得一定成果,但其特殊性使得无线传感器网络中的通信协议不适合这种网络结构。在分析无线传感器网络相关领域的研究成果及应用情况之后,结合863课题的研究内容,并针对无线链状网络的结构特点和多跳中继通信的特点,将方向定在设计新的结合路由信息的MAC协议和相关的路由协议。本文主要做了以下几个方面研究工作：首先,本文在当前无线传感器网络通信协议IEEE802.11的基础上,根据跨层设计思想,将网络层和MAC层信息结合起来设计出一种结合主动路由和多信道的MAC协议(MC-MAC),以解决无线传感器网络当前信道容量不足的问题。并依据有色Petri网理论,使用CPNtools工具对该多信道MAC协议建模和仿真,从可达图和线性代数两个方面论证该模型的正确性。其次,基于无线链状网的拓扑结构特点,选择OLSR协议作为基础协议,一方面修改HELLO和TC消息的设定,使其能为MC-MAC协议有效地分配信道,另一方面改进MPR集的设定,快速的寻找合适的路由而非最优路径。改进后的协议称之为EOLSR协议。最后,利用NS2分别对多信道MAC协议和改进的OLSR路由协议进行性能仿真分析,并与标准MAC协议IEEE802.11和OLSR协议的性能分析比较。仿真结果表明,MC-MAC协议性能明显高于IEEE802.11协议,EOLSR协议在各方面的表现均比OLSR协议要好。