构建良好的架构模型是复杂信息系统成功建设的关键。本论文首先对复杂信息系统架构建模理论问题进行了研究。进而,紧密结合我国铁路客运专线实际需求,建立了铁路客运专线复杂信息系统架构模型。最后,依据该模型成功构建了客运专线运营调度系统。论文主要研究内容和贡献如下：第一,基于系统架构及架构生命周期的概念,给出了复杂信息系统分级架构模型的定义,描述了各级架构建模过程,并着重介绍了基于抽象代数方法的架构模型形式化描述和验证的相关基础理论。第二,在深入分析客运专线信息系统复杂性基础上,采用分层规划理念,建立了客运专线信息系统总体框架模型,并描述了该框架模型的结构及特点。第三,基于客运专线运营调度系统需求特点,构建了SOA风格的系统总体架构模型；并从业务、应用、数据和技术四个角度对总体架构进行了诠释。特别地,对应用架构进行了形式化描述与验证。第四,论文针对SOA架构模型实现中的若干关键问题开展了深入研究,并对该模型在客运专线运营调度系统建设中的实际应用效果进行了分析。本论文的主要贡献是提出了一种实用的复杂信息系统架构建模理论及方法,并应用于客运专线运营调度系统开发过程中。该系统在京沪线上的成功实施,既体现了本文所构建的系统架构模型的指导作用,也检验了本文给出的理论研究成果的正确性和有效性。此外,本研究所建立的系统架构模型在较高层次上具有可重用性,对铁路以及其它运输行业类似复杂信息系统的建设均具有借鉴意义。