目前重载运输已成为国内外货物运输的主要发展趋势。万吨以上重载列车须采用多机车同步操控共同牵引的方式。重载货运列车同步操控对通信的可靠性和实时性有较高要求。现有的同步操控系统在平原开阔区段能基本满足传输需求,但在山区复杂线路就存在较多的盲区,可通率明显降低。因此,如何进一步提升机车间通信可靠性是目前亟待解决的问题。另外,在保证通信可靠性的同时,也需要提高无线小区覆盖有效性以节约能源并降低通信设备建设成本。为进一步节约能源并降低通信设备建设成本,本文针对现有重载铁路环境下光纤拉远网络架构的覆盖有效性进行了研究。文章采用路径损耗和阴影衰落混合模型,使用信号在单位面积上的功率损耗判定小区覆盖有效性,并据此分析了车顶天线与远端天线单元数量配比和覆盖有效性之间的关系,然后给出了各编组方式下车顶天线在不同区间段内的最佳配比参考值。为进一步提升机车间通信可靠性,本文引入了移动中继技术并设计了重载铁路下基于GSM-R的移动中继增强机制,建立了移动中继与GSM-R协作通信的模型。本文通过经验传播模型验证了新机制的通信质量,然后分别针对传统通信机制和移动中继增强机制建立了有色Petri网模型,并通过仿真对传统通信机制和新机制的通信可靠性进行了分析与对比。结果表明,移动中继增强机制不仅可以基本满足同步操控系统对通信可靠性的要求,且相比GSM-R机制,可以明显提高同步操控系统的通信可靠性。