鐵路信息化體系的總體結(jié)構(gòu)

1、鐵路信息化體系的總體結(jié)構(gòu) 上節(jié)思考題3、國外鐵路信息技術(shù)應用案例，重點說明其技術(shù)的先進性及其對我國鐵路信息化建設的借鑒意義。內(nèi)容概要前面介紹了鐵路基礎知識、鐵路信息化發(fā)展、與鐵路信息化相關的信息技術(shù)基本了解的基礎上，本講重點介紹鐵路的信息化體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)框架及相關支撐平臺是整個鐵路信息系統(tǒng)的頂層設計的重要組成部分，對于大型鐵路系統(tǒng)綜合集成或鐵路信息化建設項目發(fā)揮至關重要的作用。鐵道部信息化總體規(guī)劃 以運輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理為信息化建設的重點，至2020年在全路建成中國特色的鐵路智能運輸信息系統(tǒng)。主要介紹內(nèi)容1、介紹鐵路的智能運輸信息系統(tǒng)的體系框架。圍繞建設鐵路智能運輸信息系統(tǒng)的總體目

2、標。2、介紹鐵路信息化的總體結(jié)構(gòu)，即包含運輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理及各平面的支持保障平臺的一個總體結(jié)構(gòu)。由于鐵路信息化是為鐵路行業(yè)各主要業(yè)務環(huán)節(jié)服務的；3、從業(yè)務性質(zhì)的角度，介紹為實現(xiàn)鐵路智能運輸信息系統(tǒng)，鐵路信息化的應用體系的層次結(jié)構(gòu)和各應用系統(tǒng)的實現(xiàn)功能；4、介紹用于保障鐵路信息化的鐵路公共基礎平臺，包括通信網(wǎng)絡的基礎平臺、鐵路信息安全保障平臺、鐵路信息共享平臺、鐵路公用基礎信息平臺和鐵路門戶等五個公共基礎平臺。 1、鐵路智能運輸信息系統(tǒng)的主要內(nèi)容（體系框架）鐵道部信息化總體規(guī)劃中指出： 以運輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理為信息化建設重點，加強基礎建設，整合既有資源，經(jīng)過510年的努力，在東

3、部地區(qū)和六大干線基本建成中國特色的鐵路運輸信息系統(tǒng)，至2020年在全路建成技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理、功能完善、管理科學、經(jīng)濟適用、安全可靠、具有中國特色的鐵路智能運輸信息系統(tǒng)，其總體水平躍居世界先進行列。實現(xiàn)調(diào)度指揮智能化、客貨營銷社會化、經(jīng)營管理現(xiàn)代化，在提高運輸效率、擴大運輸能力、優(yōu)化資源配置、保障運輸安全、改進服務質(zhì)量、提升管理水平、增加經(jīng)濟效益等方面發(fā)揮明顯作用，為鐵路跨越式發(fā)展提供技術(shù)支撐與保障 （1）全面實現(xiàn)鐵路運輸調(diào)度指揮智能化 1) 結(jié)合中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，在客運專線、城際鐵路、煤運通道和其他路網(wǎng)干線（覆蓋率達到55%以上）建成調(diào)度集中系統(tǒng)；2) 建成若干個以地域或線別為控制模式的大型

4、綜合調(diào)度指揮中心，促進鐵路運輸調(diào)度指揮組織模式的根本轉(zhuǎn)變；3) 在全路自動閉塞區(qū)段全面實現(xiàn)制式統(tǒng)一和主體化機車信號系統(tǒng)。在繁忙干線、提速線路、客運專線、城際鐵路等全面建成列車運行控制系統(tǒng)；4) 在客運專線、城際鐵路和路網(wǎng)干線建成行車安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對機車、車輛、線路、信號、電網(wǎng)和列車運行狀態(tài)的全面監(jiān)測、預警及安全管理；5) 全面實現(xiàn)列車、機車、車輛、貨物、集裝箱的實時追蹤，在客貨運組織的各主要環(huán)節(jié)實現(xiàn)計算機管理。 1（2）建成鐵路電子商務及現(xiàn)代物流系統(tǒng) 1) 以電子商務系統(tǒng)為平臺，建設若干個客戶服務中心，向社會提供充分的信息交流和互動式服務，實現(xiàn)客、貨運業(yè)務的網(wǎng)上辦理與支付，全部客運站和旅客

5、列車建成完善的旅客服務系統(tǒng)；2) 充分發(fā)揮鐵路運輸?shù)膬?yōu)勢，發(fā)展現(xiàn)代物流，推動鐵路運輸由以運輸組織為中心向以客貨營銷為中心的變革，促進鐵路運輸融入全社會的綜合服務體系。（3）實現(xiàn)經(jīng)營管理現(xiàn)代化 1) 實現(xiàn)機車、車輛修程修制的改革和鐵路運力資源管理的科學化，全面建成各業(yè)務信息管理系統(tǒng)；2) 實現(xiàn)全面預算和工程建設管理的信息化，實現(xiàn)人力資源、財會、清算、統(tǒng)計等經(jīng)營資源管理的合理配置及有效利用；3) 實現(xiàn)網(wǎng)絡化、智能化辦公；4) 建成鐵路決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)個性化、專題化、智能化的決策支持。（4）形成完整的鐵路信息化體系 1) 形成覆蓋全路的高速寬帶數(shù)字通信基礎傳輸網(wǎng)和業(yè)務應用網(wǎng)，全面滿足鐵路信息系統(tǒng)、

6、多媒體通信、綜合數(shù)字移動通信等所需通道的要求；2) 與CTC、鐵路中長期路網(wǎng)新線建設及既有線改造同步，統(tǒng)籌建設中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡；3) 建成支持電子交易與社會化服務的計算機安全網(wǎng)絡；4) 建立完善的信息資源體系和信息共享平臺；完成信息系統(tǒng)的整合，全面實現(xiàn)信息共享與綜合利用； 5) 建成鐵路地理信息系統(tǒng)，構(gòu)建數(shù)字化鐵路；6) 建立完善的鐵路信息系統(tǒng)運行維護保障機制。2、鐵路信息化的總體結(jié)構(gòu)鐵路信息化體系示意圖 鐵路信息化體系示意圖說明1運輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理是鐵路信息化的三大應用領域。運輸組織領域的信息系統(tǒng)，主要服務于鐵路運輸?shù)恼{(diào)度指揮、生產(chǎn)作業(yè)部門和人員，以提高運輸生產(chǎn)效率和保障運輸

7、安全為目標，涵蓋運輸生產(chǎn)的各主要環(huán)節(jié)?？拓洜I銷領域的信息系統(tǒng)，主要服務于鐵路市場營銷人員和旅客、貨主，以提高鐵路運輸市場競爭能力、增運增收為目標，向旅客和貨主提供優(yōu)質(zhì)服務。經(jīng)營管理領域的信息系統(tǒng)，主要服務于運力資源、經(jīng)營資源管理與運營決策支持的部門和人員，以保障鐵路運輸?shù)倪\力資源的優(yōu)化配置和降低運輸成本為目標，提高鐵路運輸效益。公共基礎平臺是保障鐵路信息化的基礎，主要包括通信網(wǎng)絡基礎平臺、信息共享平臺、信息安全保障平臺、公用基礎信息平臺和鐵路門戶。鐵路信息化體系結(jié)構(gòu)圖 鐵路信息化體系結(jié)構(gòu)圖簡要說明 虛線框內(nèi)為業(yè)務應用層，是鐵路信息化體系的應用領域?qū)崿F(xiàn)層，每個應用領域包含若干主要方面，每個主要方

8、面由多個相關的信息系統(tǒng)支撐，主要方面和信息系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)展的需要進行重組和擴充。 虛線框外的部分為鐵路信息化的公共基礎平臺，為業(yè)務應用層的各系統(tǒng)提供公用的基礎環(huán)境。公共基礎平臺包括： 通信網(wǎng)絡基礎平臺：構(gòu)建完善的鐵路寬帶高速通信網(wǎng)絡，滿足信息系統(tǒng)語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)囊?；建設安全可靠的鐵路計算機網(wǎng)絡，滿足應用系統(tǒng)互連互通和社會化服務的需要； 信息共享平臺：遵循統(tǒng)一的鐵路信息系統(tǒng)交換、共享規(guī)范，建立信息系統(tǒng)的信息傳輸交換及共享機制，實現(xiàn)三大領域信息系統(tǒng)間信息共享； 公用基礎信息平臺：實現(xiàn)公用基礎信息（基礎編碼、鐵路空間信息、運輸基礎信息等）的統(tǒng)一維護，為各信息系統(tǒng)提供標準的中間件服務； 信息安

9、全保障平臺：建立鐵路信息化完備的信息安全保障體系，為各信息系統(tǒng)和系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換提供保障信息安全的標準服務； 鐵路門戶：提供鐵路信息系統(tǒng)對外的統(tǒng)一通道和服務。3、鐵路信息化的應用體系的層次結(jié)構(gòu)和各應用系統(tǒng)的實現(xiàn)功能鐵路信息化應涵蓋鐵路行業(yè)各主要業(yè)務環(huán)節(jié)，按照業(yè)務性質(zhì)，鐵路信息化應用體系層次結(jié)構(gòu)如圖 鐵路管理信息系統(tǒng)一覽表 應用系統(tǒng)與主要功能 4保障鐵路信息化的鐵路公共基礎平臺4.1通信網(wǎng)絡基礎平臺 基礎通信平臺鐵路信息化基礎通信平臺由傳輸網(wǎng)、 交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)、移動通信系統(tǒng)等構(gòu)成，為鐵路信息化各信息系統(tǒng)提供語音、數(shù)據(jù)和圖像傳輸通道。通信網(wǎng)采用先進、成熟的通信技術(shù)，適應信息通道的寬帶、可靠、高效

10、、靈活性要求，逐步完善傳輸網(wǎng)絡，提高迂回保護能力。大力發(fā)展光纖等多種技術(shù)，提高傳輸和接入能力。移動通信系統(tǒng)由單信道無線列調(diào)系統(tǒng)過渡到GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)，為運輸調(diào)度指揮、列車控制、運營管理系統(tǒng)中的移動體通信提供語音、數(shù)據(jù)和圖像傳輸通道。 計算機網(wǎng)絡平臺安全、可靠、高效的計算機網(wǎng)絡是鐵路信息系統(tǒng)的重要組成部分和基礎設施，應在保證信息傳輸安全、可靠與暢通的基礎上，以滿足應用為前提，逐步整合鐵路計算機網(wǎng)絡資源，提高通道利用率。鐵路計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖所示。圖4.1 鐵路計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖 1鐵路計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖簡要說明 鐵路計算機網(wǎng)絡是一個由鐵道部、鐵路局、鐵路分局（行政已撤）、基層站段四

11、級局域網(wǎng)互連構(gòu)成的全國性計算機網(wǎng)絡。鐵路計算機網(wǎng)絡在四級局域網(wǎng)中實行網(wǎng)絡的物理或邏輯分離，劃分為安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部服務網(wǎng)和外部服務網(wǎng)。在安全生產(chǎn)網(wǎng)中部署直接關系鐵路運輸生產(chǎn)的信息系統(tǒng),如計劃調(diào)度管理系統(tǒng)、貨物運輸管理系統(tǒng)等；在內(nèi)部服務網(wǎng)中部署向鐵路內(nèi)部提供一般性服務的應用信息系統(tǒng)，如辦公信息系統(tǒng)、建設管理系統(tǒng)等；在外部服務網(wǎng)中部署面向社會提供公共服務的應用系統(tǒng)，如電子商務、電子政務等。對于個別直接關系到行車安全、資金往來、機密業(yè)務等安全要求特別高的系統(tǒng)，如列車調(diào)度指揮系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)、客票發(fā)售與預訂系統(tǒng)、財務會計管理信息系統(tǒng)等，在安全生產(chǎn)網(wǎng)中劃分出獨立的業(yè)務系統(tǒng)專網(wǎng)，實施強制保護，在嚴格可控的

12、前提下，與其他信息系統(tǒng)進行必要的數(shù)據(jù)交換。4.2 計算機網(wǎng)絡與信息安全信息系統(tǒng)是鐵路運輸生產(chǎn)的重要組成部分，必須具備嚴格的安全防范機制，對系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全、應用安全、系統(tǒng)安全和管理安全進行嚴格的分析，確定相應的安全保護等級，制定科學、完整、詳細的鐵路信息系統(tǒng)安全策略。應綜合采用網(wǎng)絡隔離技術(shù)、多層交換技術(shù)、虛擬局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代密碼技術(shù)、身份識別技術(shù)、網(wǎng)絡防火墻、入侵診斷和病毒防護等技術(shù)，確保鐵路信息系統(tǒng)的可靠性、可用性、保密性、完整性、真實性和可控性。計算機網(wǎng)絡與信息安全措施主要包括： 統(tǒng)一鐵路信息系統(tǒng)IP網(wǎng)絡地址； 建立鐵路數(shù)字證書認證體系； 通過身份認證和訪問授權(quán)技術(shù)，實行分等級、分權(quán)限的訪問

13、控制； 對重要和機密的信息實行加密傳輸和數(shù)字簽名； 在內(nèi)部服務網(wǎng)和安全生產(chǎn)網(wǎng)間采用防火墻和虛擬專網(wǎng)等技術(shù)實施隔離和保護； 在內(nèi)部服務網(wǎng)和外部服務網(wǎng)間采用動態(tài)物理隔離和訪問代理機制實行高強度防衛(wèi)； 在公用網(wǎng)絡和業(yè)務系統(tǒng)專網(wǎng)間采用專用網(wǎng)絡協(xié)議； 采用病毒防護、入侵監(jiān)測、內(nèi)容過濾和日志審計等多種技術(shù)手段，形成縱深的綜合防御體系； 統(tǒng)一規(guī)劃建立災難備份中心，對重要的信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心提供災難備份。4.3 信息共享平臺 鐵路信息化建設正在逐步由系統(tǒng)建設階段向資源管理階段過渡，建立信息共享機制和進行系統(tǒng)整合是必須解決的一個重要問題。建立信息共享機制的關鍵是要構(gòu)筑適應鐵路信息化特點和發(fā)展需要的信息共享平臺，

14、為系統(tǒng)整合提供便利條件是設計信息共享平臺要考慮的重要因素。鐵路信息共享平臺如圖所示（？）。信息交換管理是信息共享平臺的中樞為各個系統(tǒng)間的信息交換與共享提供公共的數(shù)據(jù)交換、存儲、訪問服務。安全訪問控制層在數(shù)據(jù)交換和共享時，對系統(tǒng)的訪問進行安全認證、協(xié)議轉(zhuǎn)換、格式識別，對交換的信息進行內(nèi)容過濾，保證數(shù)據(jù)交換的合法性與合理性。各應用系統(tǒng)經(jīng)整合后，以插件方式通過接口與安全訪問控制層相連，提供或訪問共享信息。信息共享平臺軟件結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)來說，信息共享平臺在邏輯上分為四層：數(shù)據(jù)層、中間件層、應用層、表示層。應用層中的數(shù)據(jù)交換應用的功能是接收各個業(yè)務信息系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)并導入共享數(shù)據(jù)庫；接收各個業(yè)務信

15、息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)請求，根據(jù)請求從共享數(shù)據(jù)庫中抽取符合要求的數(shù)據(jù)，再發(fā)送給相應業(yè)務信息系統(tǒng)。客運專線主要業(yè)務與數(shù)據(jù)流程 信息共享平臺的主要業(yè)務是共享信息查詢、應用程序或系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換?？瓦\專線各級管理人員根據(jù)事先賦予的權(quán)限從客運公司的共享信息庫查詢共享信息。各業(yè)務信息系統(tǒng)可以向信息共享平臺提交本系統(tǒng)的共享信息并從信息共享平臺下載所需的共享數(shù)據(jù)。主要數(shù)據(jù)流程如圖所示 硬件系統(tǒng)與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)信息共享平臺總體結(jié)構(gòu)采用集中與分布相結(jié)合的B/S和C/S混合方式。對于共享信息查詢是B/S結(jié)構(gòu)，對于數(shù)據(jù)交換是C/S結(jié)構(gòu)。各級管理人員通辦公自動化系統(tǒng)訪問信息共享平臺，這時候客戶端是瀏覽器，所以適合采用B/S結(jié)構(gòu)。數(shù)

16、據(jù)交換是根據(jù)配置文件自動進行的，配置文件描述何時進行數(shù)據(jù)交換、上傳/下載何種數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換的控制是通過修改配置文件來實現(xiàn)的。這種數(shù)據(jù)交換只要做好配置，即可讓應用程序自動完成，因此適合采用C/S結(jié)構(gòu)。 5 系統(tǒng)使用的關鍵技術(shù)一、信息查詢技術(shù)信息共享平臺中的信息查詢是根據(jù)信息共享需求形成多個信息查詢功能來實現(xiàn)的。信息查詢功能可以根據(jù)客運專線的業(yè)務需要增加、刪除、修改信息查詢功能。這些查詢都可以實現(xiàn)對同一個數(shù)據(jù)庫的查詢；還可以實現(xiàn)對多個數(shù)據(jù)庫的綜合查詢，多個數(shù)據(jù)庫可以是異構(gòu)數(shù)據(jù)庫。實現(xiàn)種類繁多的信息查詢需要訪問多個異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，這事信息查詢功能的開發(fā)變得復雜。為了提高開發(fā)效率，在開發(fā)信息查詢功能時，可

17、以使用商用中間件把這些異構(gòu)數(shù)據(jù)庫在邏輯上集成起來，通過統(tǒng)一的界面訪問數(shù)據(jù)。 二、 數(shù)據(jù)交換技術(shù)信息共享平臺的數(shù)據(jù)交換是這樣實現(xiàn)的：各個業(yè)務信息系統(tǒng)把本系統(tǒng)能夠被其他系統(tǒng)所共享的數(shù)據(jù)上傳給共享平臺的共享數(shù)據(jù)庫；各業(yè)務系統(tǒng)還可以從平臺中的共享數(shù)據(jù)庫下載所需的其他業(yè)務系統(tǒng)提供的共享數(shù)據(jù)。通過共享平臺這一個中間媒介，各個業(yè)務信息系統(tǒng)之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。在基于主題的數(shù)據(jù)交換方式下，根據(jù)所發(fā)布的共享信息主題來獲取共享信息還需要幾個配置文件：數(shù)據(jù)源文件、數(shù)據(jù)主題文件、數(shù)據(jù)映射文件。數(shù)據(jù)源文件描述數(shù)據(jù)源類型、位置、賬號和密碼、映射文件。數(shù)據(jù)主題文件描述主題的數(shù)據(jù)及屬性。數(shù)據(jù)映射文件將主題和具體數(shù)據(jù)庫模式聯(lián)系起

18、來，它描述了數(shù)據(jù)主題中的屬性和數(shù)據(jù)庫表中字段的對應關系。數(shù)據(jù)下載流程如圖所示。數(shù)據(jù)上傳時，數(shù)據(jù)下載流程圖中共享平臺處理的數(shù)據(jù)抽取過程由向平臺上傳數(shù)據(jù)的應用程序完成。在數(shù)據(jù)交換時，被下載或上傳的數(shù)據(jù)均采用XML技術(shù)實現(xiàn)交換，即數(shù)據(jù)封裝成加密XML文件后再進行傳輸。三、 XML技術(shù)在信息共享平臺中，數(shù)據(jù)傳輸是通過加密XML文件的方式進行的。因此，該共享系統(tǒng)需要大量使用XML技術(shù)。XML具有到目前為止其他方法所不具備的數(shù)據(jù)描述特點，控制信息不是采用應用軟件的獨有形式，而是采用誰都可以看得懂的標記形式來表現(xiàn)，所以XML最適合作為數(shù)據(jù)交換的標準。XML的相關技術(shù)包括定義XML數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、顯示、打印、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變更等。四、消息隊列中間件技術(shù)信息共享平臺的數(shù)據(jù)交換要具有良好的可伸縮性，即當數(shù)據(jù)交換請求數(shù)量巨大時，系統(tǒng)應該能夠維持一定的響應速度。這樣，就需要一種有效的技術(shù)來實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)交換請求。五、 數(shù)據(jù)庫中間件技術(shù)信息共享平臺用到的數(shù)據(jù)庫中間件有兩種：商用數(shù)據(jù)庫中間件和自