铁路信息共享平台体系结构研究

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1 国内外铁路信息化的发展现状和趋势

20世纪以来，信息技术在各个应用领域需求的推动下得到飞速发展，企业信息化的发展也呈现出阶段性发展的特征。根据美国哈佛大学教授Richard.L.Nolan 提出的经典信息化建设阶段划分理论，即诺兰模型[1]，信息化建设将经历初始阶段、扩展阶段、控制阶段、集成阶段、数据管理阶段和成熟阶段。目前，绝大多数企业信息化都处于由控制阶段走向集成阶段，世界铁路信息

化必然面临着从独立建设走向系统集成的挑战。2000年初，美国、欧洲、日本等铁路发达国家纷纷开始了信息系统整合的研究及实践，典型的如日本的ITS-Platform 项目、欧洲的InteGRail项目等。

我国铁路信息化建设历经多年，建成了若干稳定运行的核心业务信息系统，取得了显著的成效。但由于历史原因，铁路各业务信息系统相互独立、自成体系，导致系统间信息交换困难、信息共享度低、服务无法共享、信息难于综合利用，以及系统建设和维护难度

铁路信息共享平台 体系结构研究

李 平：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，副研究员，北京，100081史天运：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，研究员，所长，北京，100081裴坤寿：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，研究员，北京，100081

摘 要：简要分析国内外铁路信息化的发展现状和趋势，并从交换时间、系统数量、共享粒度等角度对信息系统间的共享需求进行分类，提出满足需求的铁路信息共享平台功能框架。结合目前信息集成技术的最新发展，分析信息共享平台的技术实现，提出一种可行的、便于从数据库和应用系统两个层次进行集成的信息共享平台体系结构。

关键词：铁路；信息共享；体系结构

基金项目：铁道部白皮书项目《铁路信息化公共基础平台框架研究》(2005X001)和科技部科研院所专项基金项目 RITS通用信息平台及关键技术研究》(2004EG123139)

DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2008.05.007

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大等，成为制约铁路信息化发展的瓶颈。为有效解决这一问题，2005年铁道部发布的《铁路信息化总体规划》[2]明确指出：“建立铁路信息共享平台，实现三大领域业务系统间信息共享。”

目前，铁路信息化建设主要存在的问题有几方面[3]：（1）各业务信息系统独立建设、运行和维护，造成信息孤岛现象突出，信息难以综合利用，给系统的扩展和维护带来很大困难；（2）各业务信息系统的设计缺乏整体性考虑，造成编码、接口规范等不一致，为信息共享和交换造成一定障碍；（3）操作系统存在严重的异构性，既有大型机操作系统OS/390，又有UNIX、Windows等数种操作系统；（4）数据库管理系统各不相同，存在DB2，Oracle、Sybase、SQL Server等多种数据库。因此，迫切需要研究先进适用的、可实现信息集成、共享和综合利用的解决方案，而建设铁路信息共享平台是解决上述问题的最佳选择。

铁路信息共享平台作为铁路业务信息系统间信息交换和共享的枢纽，各业务信息系统不再需要直接与众多、异构的系统打交道，只需利用统一的、规范的访问接口，通过信息共享平台完成信息交换和共享。信息共享平台不仅能够提高系统间信息交换的透明度和信息的共享度，而且可以大大减少业务信息系统的交互接口，降低业务信息系统开发和维护的难度和成本，缩短业务信息系统开发和实施的周期。因此，深入分析业务信息系统的共享需求，针对需求设计统一的信息共享平台功能和结构十分必要。

2 铁路业务信息系统间的共享需求分析

目前我国铁路投入运用的业务信息系统有10余个，按照《铁路信息化总体规划》，全面建成后铁路信息系统总数将达到近40个。随着铁路组织机构的调整、业务的不断融合以及新系统的不断建设，上述系统间存在着大量数据交互需求。从交换时间、系统数量、共享粒度等角度看，业务系统间的信息交换和共享需求表现出多重特征。

（1）根据交换时间，信息交互需求可分为实时交换和非实时交换。实时交换是指系统间随时发生、对完成时间有具体要求的信息交换，如车号自动识别系统

与行车安全监控系统、机车管理信息系统、车辆管理信息系统间实时交换的车辆位置信息、机车位置信息等。非实时交换是指系统间具有相对固定周期、且对完成时间要求不高的信息交换，如要求每天或每月交换一次的信息。典型的非实时交换信息包括各类客、货运的统计信息。

（2）根据参与交换的系统数量，信息交互需求可分为一对多交互和一对一交互。一对多交互指一个业务信息系统的信息需要提供给多个业务信息系统，如客票发售和预订系统的存根数据要发送给财务会计管理信息系统、清算系统、统计分析系统等多个系统。一对一交互指一个业务信息系统的信息仅提供给另外一个业务信息系统，如计划调度管理系统的新开列车信息发送给客票发售和预订系统等。

（3）根据系统间共享内容的粒度差异，信息共享需求分为数据级共享和服务级共享。数据级共享指系统间共享的内容为数据，为粒度较低的共享。服务级共享指某系统需要共享其他系统中的功能性服务，为粒度较高的共享，如多个系统都需要共享的经由计算等服务。

3 铁路信息共享平台的功能框架

基于上述共享需求分析，铁路信息共享平台应是一个为铁道部、铁路局和主要站段的业务信息系统间提供信息交换服务、信息共享服务和功能共享服务的平台。该平台具有一定信息加工、数据转换和处理能力，采用优先级服务机制，优先满足实时性要求高的交换和共享请求，并保证信息交换和共享的安全性和可靠性。信息共享平台提供的主要功能见图1。

铁路信息共享平台体系结构研究 李平 等

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（1）跨系统信息提取。由业务信息系统的用户发

送信息提取和查询命令，通过信息共享平台，提取和查

询同/异构业务信息系统信息。

（2）跨系统信息发送。业务信息系统可提出信息

发送请求，通过信息共享平台，将信息发送给一个或多

个同/异构系统。如车号自动识别系统可将车辆位置信

息，通过信息共享平台发送给行车安全网络监控、调度

指挥等系统。

（3）数据转换格式转换。信息共享平台提供基于XML技术，完成不同格式数据转换的功能，也可提供直接数据转换功能。

（4）构建共享信息库。在信息共享平台构建共享信息库，各业务信息系统可从信息共享平台直接获取共享信息。共享信息库中的信息来源于三个方面：将分布于各业务信息系统中的非实时性共享信息复制到共享信息库中；从交换过程中截取可共享的共享信息，存入共享信息库；根据需求随时补充的共享信息。

（5）提供共享服务。信息共享平台可为业务信息系统提供三类共享服务。业务信息系统直接调用信息共享平台的功能模块，获取共享服务。信息共享平台可直接提供经由计算、票价计算等核心共享服务功能。业务信息系统通过信息共享平台，调用其他业务信息系统的功能模块，获取共享服务。业务信息系统提出综合共享服务请求，该请求需由信息共享平台和若干业务信息系统的功能模块共同完成，信息共享平台提供综合共享服务功能，负责功能的分解和组合，并将结果返回给服务请求者。

4 铁路信息共享平台的技术实现

业务信息系统的集成经历了点对点方式、以中间件为核心的EAI方式，目前正在向以松耦合和可互操作为主要特征、面向服务的SOA架构发展。

面向服务的S O A架构（S e r v i c e-O r i e n t e d Architecture）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元——服务(service)，通过定义规范的接口和契约(contract)联系起来。服务接口独立于具体实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得服务可以使用统一和标准的方式进行通信，即在基于SOA架构的系统中，应用程序的功能由一些松耦合、具有统一接口定义的组件(服务)组合而成。SOA架构的服务共享机制具有一些优点。

（1）服务的松耦合性。只要业务信息系统和用户提出的服务请求符合服务接口规范，就可以为其提供相应服务，实现了服务的松耦合，同时服务的请求者和服务的提供方可分布于不同的系统。

（2）提供服务方式的规范性。基于规范的服务接口，以便于用户、业务信息系统完成服务的调用。

（3）提供服务的灵活性。一个服务不仅可为多个业务信息系统服务，而且可通过服务的快速组合形成新的应用，及时适应业务需求的变化。

SOA架构只是实现和解决了服务模块间调用的互操作问题，为了更好地服务于企业应用，引入企业服务总线的应用架构ESB（Enterprise Service Bus）。ESB是在SOA架构中实现服务智能化集成与管理的中介，这一构架是基于消息中间件（Messaging Middleware）、智能路由、数据转换等技术实现的，是传统中间件技术与XML、Web服务等技术相互结合的产物。

结合铁路业务信息系统集成的实际需求，信息共享平台的基本技术思路是：（1）为满足业务信息系统间实时和非实时交换要求并存的信息共享需求，信息共享平台以SOA和ESB架构为基础，并吸纳企业应用集成技术EAI（Enterprise Application Integration）适应实时交换的优点；（2）共享服务模式既提供功能性共享服务，又提供信息交换和共享服务；（3）新建系统可采用自描述XML元数据方式实现数据交换和共享。

5 铁路信息共享平台的逻辑结构

信息共享平台应采用适应铁路业务信息系统、面向服务、具有松散耦合特征、兼有实时和非实时交换特点

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