铁路信息系统架构与集成

第三章铁路信息系统架构铁路信息系总体规划—目标

以运输组织、客货营销、经营管理为信息化建设重点。实现调度指挥智能化、客货营销社会化、经营管理现代化。

铁路信息系总体规划—体系铁路信息系总体规划—体系运输组织、客货营销、经营管理是铁路信息化的三大应用领域。运输组织领域的信息系统，主要效劳于铁路运输的调度指挥、生产作业部门和人员，以提高运输生产效率和保障运输平安为目标，涵盖运输生产的各主要环节。客货营销领域的信息系统，主要效劳于铁路市场营销人员和旅客、货主，以提高铁路运输市场竞争能力、增运增收为目标，向旅客和货主提供优质效劳。经营管理领域的信息系统，主要效劳于运力资源、经营资源管理与运营决策支持的部门和人员，以保障铁路运输的运力资源的优化配置和降低运输本钱为目标，提高铁路运输效益。铁路信息系总体规划—体系结构铁路信息系总体规划—体系结构铁路信息化公共根底平台，为业务应用层的各系统提供公用的根底环境。公共根底平台包括：⑴通信网络根底平台：构建完善的通信网络，满足信息系统高速传输数据要求；建设平安可靠的铁路计算机网络，满足应用系统互连互通和社会化效劳的需要；⑵信息共享平台：建立信息系统的信息传输交换及共享机制，实现三大领域信息系统间信息共享；⑶公用根底信息平台：实现公用根底信息〔根底编码、铁路空间信息、运输根底信息等〕的统一维护，为各信息系统提供标准的中间件效劳；⑷信息平安保障平台：建立完备的信息平安保障体系，为各信息系统间数据交换提供保障信息平安的标准效劳；⑸铁路门户：提供铁路信息系统对外统一通道和效劳等。层次体系结构铁路信息系总体规划—运输组织主要方面系统名称系统简称主要功能运输调度指挥列车调度指挥系统ODCS列车调度计算机集中管理与指挥。计划调度管理系统OPMS计划、机车、货运等调度的计算机管理。调度集中系统CTC列车调度计算机集中控制与指挥。车流推算与调整系统CFCRS车流径路优化、车流推算与车流调整，运输能力动态测算与分析。运输生产组织运行图编制系统TWDS列车运行图编制、管理及信息服务。货物运输管理系统FTMS列车编组计划编制、技术站、货运站管理、车务管理、列车预确报、货车追踪等。旅客运输管理系统PTMS客运站、客运段管理及旅客运输组织等。专业运输管理系统STMS集装箱、行包、特货、危险品等专业运输管理。车号自动识别系统ATIS自动采集机车、车辆运行状态信息。列车运行控制主体化机车信号系统LBS统一自动闭塞制式、电码化制式和机车信号低频信息码，装备主体化机车信号车载设备。列车运行控制系统CTCS根据不同线路的运输需求，选择不同等级的CTCS系统配置，实现一套车载设备全程控车。行车安全监控行车安全监控系统TOSMS自动采集机车、车辆、线路、桥隧、信号、电网、气象、自然灾害等监测信息，实现集中监控、预警等。救援指挥系统RCS利用多种应急通信手段，共享各类信息资源，综合指挥，实现跨部门、跨区域的联合救援行动。安全管理系统SMS行车、死亡、治安事件等事故信息的管理。铁路信息系总体规划—客货营销主要方面系统名称系统简称主要功能客运营销客票发售与预订系统TRS客票发售与预订、客运售票组织等。客运服务系统PTSS客运站、列车旅客服务及对外信息服务等。客运营销及分析系统PMAS客运市场分析与预测、经营计划等。货运营销货运服务系统FTSS大货主管理、货运服务及对外信息服务等。货运营销及分析系统FMAS货运市场分析与预测、经营计划等。电子商务电子商务系统ECS铁路网上电子商务服务。铁路信息系总体规划—经营管理主要方面系统名称系统简称主要功能运力资源管理车辆管理信息系统CMIS客、货车辆技术与使用动态管理、检修与运用、车辆段、车辆工厂安全质量及生产管理。机务管理信息系统LMIS机车运用安全、检修与运用、备件、牵引供电、机务段、水电段管理等。工务管理信息系统PWMIS线路、桥隧、房建及大型设备管理，工务段管理，施工安全管理等。电务管理信息系统CSMIS电务设备技术履历、检修与运用、电务段管理等。信息化管理系统ITMS信息化规划、计划、标准、规范、软件开发及版本、工程建设、主要设备等管理。经营资源管理人力资源管理系统HRMS人事档案、人才市场、劳资管理等。全面预算管理系统OBMS对铁路营销生产、收入支出、投资采购、现金流量等预算的编制调整、分析控制、预测考核、规划决策等功能财务会计管理信息系统FAMIS会计核算与管理、预算与收入管理、资金结算、成本计算、收入清算、资产管理等。统计分析系统SAS利用信息资源，汇总、加工、处理、生成各类相关报表，统一统计指标发布。审计管理信息系统AMIS运输企业、建设项目等审计，审计项目管理，法规库，经济活动分析等。工程建设管理系统ECMS投资计划管理，工程立项、设计、建设管理，工程竣工验收及后评估等。科技管理信息系统STMIS科技立项，鉴定、评奖、专业技术标准与资料管理，科技成果查询、展示、推广转化等。保价运输管理系统RIMS保价收入、理赔、货运安全等。铁路用地管理信息系统RLMIS铁路用地管理。电子政务政府网站WGOV面向社会与公众的铁道部政务与信息发布、服务。办公信息系统OMIS电子公文、电子邮件、信息服务、会议、信访等管理。公安管理信息系统PSMIS警衔管理、指纹识别、刑事案件管理、站车治安管理等。决策支持决策支持系统DSS日常运输经营决策，路网规划，生产力布局、运输产品、运输组织优化，运价调整等。铁路信息系总体规划—网络结构铁路信息系总体规划—网络与信息平安网络与信息平安措施主要包括：⑴统一铁路信息系统IP网络地址；⑵建立铁路数字证书认证体系；⑶通过身份认证和访问授权技术，实行分等级、分权限的访问控制；⑷对重要和机密的信息实行加密传输和数字签名；⑸在内部效劳网和平安生产网间采用防火墙和虚拟专网等技术实施隔离和保护；⑹在内网和外网间采用动态物理隔离和访问代理机制；⑺在公用网络和业务系统专网间采用专用网络协议；⑻采用病毒防护、入侵监测、内容过滤和日志审计等多种技术手段，形成纵深的综合防御体系；⑼统一规划建立灾难备份中心，对重要的信息系统和数据中心提供灾难备份。铁路信息系总体规划—信息共享平台信息交换管理是信息共享平台的中枢，为各个系统间的信息交换与共享提供公共的数据交换、存储、访问效劳。平安访问控制层在数据交换和共享时，对系统的访问进行平安认证、协议转换、格式识别，对交换的信息进行内容过滤，保证数据交换的合法性与合理性。各应用系统经整合后，以插件方式通过接口与平安访问控制层相连，提供或访问共享信息。安全访问控制层信息交换管理公用基础信息共享信息库各应用信息系统。。。。铁路信息系总体规划—公共根底信息平台公用根底信息平台是能够适应铁路各类信息系统公用根底数据需求的通用平台，主要提供国际、国家和行业信息化标准与标准，提供统一的公用根底编码、铁路空间信息、业务根底字典和标准的时钟源等公用共享信息，实行统一的管理、维护与更新效劳，以保持各系统根底信息的一致性，减少管理、维护、更新的工作量，是信息资源共享的必要条件。铁路信息系总体规划—公共根底编码平台由三个子层组成，第一层为标准子层，包含了国际、国家、铁路行业信息标准及各类标准，以及由此制定的铁路信息系统根底数据编码标准；第二层为编码子层，主要由各类根底数据编码组成，是根底数据编码的实体，包括通用根底数据编码、业务根底数据编码以及其它根底数据编码；第三层为应用子层，主要由管理维护根底数据的相关标准、管理维护系统和效劳接口组成。铁路运输管理信息系统铁路运输管理信息系统〔TransportationManagementInformationSystem，简称TMIS〕，是中国铁路第一个覆盖全国铁路的信息系统，也是中国铁路信息化的核心系统。TMIS的建设是从1994年工程立项开始实施，到2004年12月31日根本建成，历时整整10年。它是一项规模庞大、结构复杂的系统工程，是实现铁路运输管理现代化的重要举措，是一项开拓性的事业。TMIS是国家重大科技攻关工程，包括车站管理信息系统、货票系统、确报系统、货运营销与生产管理系统、运输调度信息系统、货车追踪系统、集装箱追踪系统等，被世行称之为世界铁路行业信息量最大、功能最复杂的管理信息系统。3.2TMIS—应用目标TMIS以货物运输管理为核心，其系统应用目标是：通过计算机网络将全路部、局、分局、主要站段的计算机设备联成一个整体，实时收集全路列车、机车、车辆、集装箱以及所运货物的动态信息，实现列车、机车、车辆、集装箱的节点式实时追踪管理，实现货票、确报、编组站、区段站、货运站、货运营销及调度系统的计算机管理，随时提供任何一辆货车、一台机车、一列列车、一个集袋箱及所运货物的地点及设备的技术状态，随时提供车流的动态变化情况，特别是预见编组站、分界口、限制口的车流变化，为全国铁路各级运输管理人员提供及时、准确和完整的运输信息和辅助决策方案，以实现均衡运输、紧密运输，提高运输生产效率，改善客户效劳质量。3.2TMIS—具体目标1.实现运输市场信息和客户需求信息的管理。动态掌握货源分布动态和运输货物在途信息；动态掌握托运人的货运订单和请求车需求；动态掌握企业自备车〔箱〕的位置及状态；动态掌握重点客户、重点企业和重点物资的运输方案执行情况；向客户反响货运订单的核准情况、请求车方案的安排和执行情况。2.实现运力资源的信息管理。掌握铁路货车、机车、集装箱的保有量动态信息；掌握运行图、编组方案、车站能力等信息。3.实现运输作业过程的信息管理。对货物的承运和交付信息、装〔卸〕车信息、列车编解和到发信息、作业方案的编制和执行信息进行管理。3.2TMIS—具体目标4.实现管内现在车动态分布的信息管理。按车种〔空重〕掌握分布状态、按去向别和品类别掌握重车分布动态、对现在车的运用与非运用转换和出入信息进行管理。5.实现管内集装箱动态分布的信息管理。按箱型别和箱号别掌握集装箱的分布动态、按箱型和箱号掌握集装箱的检修状态、掌握集装箱的运用与非运用，以及参加与剔除变化动态信息等。6.实现运输信息的综合利用。各级系统共享运输生产过程中采集的原始信息，建立TMIS的原始信息库、动态信息库和历史信息库，并在此根底上开发运输业务部门的综合应用系统。3.2TMIS—系统网络架构TMIS由铁道部中央系统、铁路局系统、铁路分局级系统和站段级系统组成。各级系统通过铁路计算机通信网络互联形成一个有机的整体。其网络体系结构如以下图。3.2TMIS—功能结构TMIS以货运管理为核心。其功能结构如以下图。3.2TMIS—与其它系统的关系TMIS与其它业务管理信息系统之间的关系，如以下图所示。供电供水设备状态列车运行情况线路状态，施工方案列车机车车辆动态十八点运输工作实绩货票信息车辆态度信息车辆检修信息机车及乘务员信息机车状态信息列车动态信息检修施工方案车号识别信息客车方案信息3.2TMIS—初始部署架构在TMIS规划之初，确定了以中央数据库为核心的体系架构，系统由四大局部组成，分别是中央数据库系统，站段系统，部、局、分局应用系统和计算机网络，由网络系统将其联成一个整体。原始信息由站段直接报送中央数据库系统，各路局和分局再从中央数据库访问各种业务数据。部级铁路局级分局级站段级中央数据库部应用系统局应用系统分局应用系统3.2TMIS—现行部署架构这种大集中的体系结构对于铁道部全面统筹和优化运输资源、提高铁道部运输生产和管理效率而言，是合理的。但是，随着业务系统应用的不断深入、需要访问的数据量越来越大，从而对大集中体系结构中的网络稳定性、可靠性、通讯和带宽都有很高的要求。如何有效地满足各路局、分局在生产、经营和管理等各方面应用对实时数据的要求，是系统必须面对的问题。铁道部决定，采取一个过渡性的措施——原始信息3级建库，即把原TMIS设计方案要求原始信息由站〔段〕系统直接报送铁道部中央系统调整为原始信息从车站逐级上报、落地和转发，在分局、路局和铁道局部别建立原始信息数据库，方便各级运输组织和各个管理部门对原始信息的共享应用。3.2TMIS—现行部署部级数据库铁路局数据库分局数据库部级应用效劳器局级应用效劳器分局级应用效劳器站段级3.2TMIS—三级建库“三级建库〞在TMIS系统建设过程中具有重要意义。从业务角度看，“三级建库〞是迄今为止规模最大的路局和分局大型数据库部署，为路局和分局的货运业务应用系统提供了良好的运行环境。从技术角度来看，通过“三级建库〞，能够在5年左右的时间内，在计算能力、处理能力和存储容量等方面满足路局和分局货运生产和管理的应用需要，以及路局级决策支持系统的应用要求。3.2TMIS—三级建库对“三级建库〞的数据库平台提出了以下要求：1.功能强大。特别是要求具有强大的并行处理能力，具有足够的智能适应铁道部的异种环境。由于各铁路局和分局原有的硬件系统的处理能力不尽相同，因此，要求数据库的并行处理能力到达一定程度的智能化，能够以计算机的处理能力为依据，进行负载均衡，使每台机器上的负载与其处理能力相匹配，确保TMIS运行环境的高性能；2.高可用性。支持7×24小时不间断效劳；

3.可靠性和稳定性。系统中存储铁路运输生产经营管理中非常关键的业务数据，直接关系到铁路货运的经营管理效益和广阔货主的切身利益；

4.平安性。基于TMIS系统在铁路货运管理方面的重要性，数据库系统平安性的重要意义显而易见。3.2TMIS—集群数据库多年的信息化建设，铁道部各路局、分局都配置了多台UNIX系统效劳器，以及配置更低一些的硬件系统。由于这些系统在处理能力和内存容量方面的局限性，无法独立承担运行路局或分局数据库的重任，但如果把这些系统组成集群，无疑是一种有效的措施。因此，在“三级建库〞工程中，各路局和分局的数据库系统都采用集群架构，在原有效劳器设备根底上，再根据情况引进1~2台处理能力更强和存储容量更大的系统。在存储方面采用SAN存储技术，共享存储阵列。这样，可以在最大范围内充分利用已有的计算机处理能力，满足路局和分局建立大型数据库对处理器和存储容量的要求，并且把投资降至最低。3.2TMIS—集群数据库—SAN技术SAN(StorageAreaNetwork－存储区域网络):是计算机信息处理技术中的一种架构，它将不同的计算机数据存储设备〔如磁盘阵列、磁带库〕连接到效劳器，使得这些存储设备看起来就像是本地一样。SAN采用光纤通道(FibreChannel)技术，通过光纤通道交换机连接存储阵列和效劳器主机，建立专用于数据存储的区域网络。SAN存储采用的带宽从100MB/s、200MB/s，开展到目前的1Gbps、2Gbps。SAN比传统的存储技术拥有更大的容量和更强的性能。通过专门的存储管理软件，可以直接在SAN的大型主机、效劳器或其他效劳端电脑上添加硬盘和磁带设备。3.2TMIS—集群数据库—SAN技术SAN是一个专有的、集中管理的信息根底结构，它支持效劳器和存储之间任意的点到点的连接，SAN集中表达了功能分拆的思想，提高了系统的灵活性和数据的平安性。SAN以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有较高传输速率的光通道连接方式，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。在多种光通道传输协议逐渐走向标准化并且跨平台群集文件系统投入使用后，SAN最终将实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化管理，以及系统的无缝扩充。3.2TMIS—集群数据库—存储阵列磁盘阵列简称RAID〔RedundantArraysofInexpensiveDisks，RAID〕，其原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的平安性。磁盘阵列是由很多廉价、容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查〔ParityCheck〕的概念，在数组中任一个硬盘发生故障时，仍可读出数据，并将故障硬盘内的数据，经计算后重新置入新硬盘中。3.2TMIS—集群数据库—存储阵列在网络存储中，磁盘阵列是一种把假设干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。在磁盘阵列内部为加快与主机交互速度，都带有一定量的缓冲存储器。主机与磁盘阵列的缓存交互，缓存与具体的磁盘交互数据。在应用中，有局部常用的数据是需要经常读取的，磁盘阵列根据内部