AI在铁道工程技术中的应用

20XX/XX/XXAI在铁道工程技术中的应用汇报人:XXXCONTENTS目录01

AI技术赋能铁道工程概述02

AI在铁路勘察设计中的创新应用03

AI驱动的铁路施工关键技术04

铁路智能运维与设备检测体系CONTENTS目录05

AI在铁路运输调度中的应用06

铁路安全防控AI技术体系07

铁路客运服务AI创新应用08

铁路AI技术发展趋势与挑战AI技术赋能铁道工程概述01铁道工程智能化转型背景国家战略与政策驱动党中央、国务院高度重视人工智能发展，2017年发布《新一代人工智能发展规划》，“人工智能+”连续两年写入政府工作报告。国铁集团积极响应，制定“人工智能+”行动实施意见，推动AI与铁路产业创新深度融合。传统铁路工程痛点凸显传统铁路工程依赖人工经验，存在勘察设计周期长、施工风险高、运维效率低等问题。例如，传统人工检测方式效率低、误差大，且高空作业风险高，亟需技术革新。技术发展与应用成果奠定基础AI、大数据、物联网、5G、数字孪生等技术飞速发展，为铁路智能化转型提供支撑。截至2025年6月，国铁集团已自主研发形成442项人工智能创新成果，在多个场景落地应用，安全与效率双提升。提升新质生产力的必然要求人工智能被视为引领铁路科技革命和产业变革的战略性技术，是落实国家创新驱动发展战略、构建现代化铁路产业体系、提升铁路新质生产力发展水平的重要引擎，推动铁路从“中国速度”向“中国智造”跃升。AI技术在铁道工程中的核心价值显著提升工程效率与质量AI技术大幅缩短铁路设计周期，如铁四院“综合选线”系统1分钟生成100公里高铁线路三维设计方案，设计工期缩短40%以上。施工方面，渝昆高铁“钢铁螳螂”附加线架设车组日均进度达4.5公里，较传统模式提升9倍。全面强化运营安全与可靠性AI赋能的智能巡检与故障检测系统，如货车故障轨边图像检测系统自动识别率超90%，动车组智能巡检机器人故障识别率高达98%以上。周界入侵检测系统与自然灾害预警模型有效防止异物侵限和地质灾害，构建“人防+技防”智慧安防网。有效降低成本与安全风险AI驱动的预测性维护（PHM）系统实现从“故障后修理”到“风险先防控”转变，减少停机时间和维修成本。无人机巡检电力设备效率提升5-8倍，缺陷发现率提升5倍，劳动强度与安全风险骤降90%，水下检测机器人替代潜水员高危作业，检测效率提升3倍。持续优化旅客服务体验AI技术提升客运服务质量，智能客服实现秒级响应和24小时不间断咨询，分流超55%电话问询。智能安检系统使液体开包检查量下降30%，安检员弯腰动作减少90%，客流智能分析与疏导系统优化候车检票流程，提升通行效率。中国铁路人工智能大模型发展现状大模型发布与核心能力

2025年6月18日，国铁集团正式发布中国铁路人工智能大模型，集成自然语言、计算机视觉、语音、多模态四大核心能力，可提供专业知识问答、目标检测、行为识别、语音导航及全模态交互等服务。应用成果与落地场景

截至2025年6月，基于该大模型的442项AI成果已落地应用，覆盖工程建造、客货运输、移动装备、基础设施等多个场景，并结合VR技术打造沉浸式教学与应急演练仿真实训平台。战略规划与推进方向

2026年1月，国铁集团制定“人工智能+”行动实施意见，计划进一步探索推动人工智能在铁路运输生产场景落地应用，扩大人工智能大模型的覆盖场景，提升铁路新质生产力发展水平。AI在铁路勘察设计中的创新应用02智能选线与线路规划技术智能选线设计中台铁路智能选线设计及应用中台实现地形智能判识、选线场景代价图建模、通道智能搜索、线路方案平纵横自适应优化以及人机协同GIS选线等功能，大幅提升了选线效率。综合选线系统在铁四院的设计室里，工程师轻点鼠标，一套名为“综合选线”的系统，能在1分钟内，生成一条100公里长高铁线路的三维设计方案，使设计工期缩短40%以上，人工成本降低50%左右。先锋·勘察设计大模型中铁二院“先锋·勘察设计大模型”在“智能选线”场景实现全流程自动化，选线效率提升5倍以上，已在高原铁路、成渝中线等国家重大工程中应用。数据驱动与多源融合利用大数据和AI技术对地质、气象、交通流量等多源数据进行综合分析，优化线路设计。通过机器学习算法，提高线路规划的精度和效率，降低建设成本。桥梁与隧道智能设计系统

桥梁结构智能优化设计应用深度学习技术，自动识别和分析地质勘测数据，为桥梁基础设计提供支持。通过结构化设计和参数化建模，提高桥梁设计的精度和效率。利用仿真技术，对桥梁结构进行性能评估和优化，降低建设风险。

隧道施工智能设计与风险预测采用机器学习算法，对地质勘测数据进行智能分类和识别，为隧道设计提供依据。应用BIM技术，实现隧道设计的数字化和协同化，提高设计效率。通过仿真模拟，对隧道施工过程中的风险进行预测和评估，保障施工安全。

桥梁与隧道专项大模型应用桥梁大模型构建“1+38”技术体系，贯穿桥梁设计、制造、施工和运维；隧道大模型针对“地质探测难、智能感知弱、人工判识慢”等行业痛点，构建以自主硬件与智能算法为核心的隧道施工地质智能判识方案。生成式设计：驱动列车气动性能突破在CR450动车组研发中，AI通过生成式设计算法，基于空气动力学目标自动生成数万种车头曲面方案，最终筛选出的“鹰击长空”流线型车头使整车运行阻力降低22%，能耗显著下降。数字孪生：优化列车设计与测试流程构建与物理列车完全一致的虚拟模型，AI在虚拟环境中模拟极端工况，预测明线/隧道交会压力波、气动噪声源等，将CR450动车组设计周期缩短60%，提升了列车的安全性和舒适性。数字孪生与AI融合：赋能桥梁换梁工程在绍兴城际铁路柯桥站换梁施工中，AI系统依托数字孪生技术构建三维模型，通过40个高精度传感点实时采集数据，控制36个顶升千斤顶和10个水平顶推千斤顶，实现4000余吨钢箱梁毫米级精准落位，新梁就位后上下高差、纵横偏差分别控制在2毫米、3毫米内。生成式设计与数字孪生技术应用工程地质智能分析平台01多源地质数据融合处理集成地质钻探、物探、遥感等多源数据，构建标准化数据体系，实现数据高效管理与共享，为智能分析提供数据基础。02地质构造智能识别与建模运用深度学习算法，自动识别断层、褶皱等地质构造，构建三维地质模型，辅助工程师直观掌握地下地质情况，提升勘察精度。03工程地质风险智能评估与预警基于历史数据和实时监测信息，建立地质灾害预测模型，对滑坡、岩溶等风险进行智能评估和提前预警，为工程设计和施工提供决策支持。04AI辅助地质勘察报告生成自动提取分析地质数据，生成标准化勘察报告，减少人工撰写工作量，提高报告编制效率和准确性，加速工程设计进程。AI驱动的铁路施工关键技术03数字孪生与高精度感知融合依托数字孪生技术构建三维模型，通过40个高精度传感点实时采集梁体姿态数据，实现毫米级精度准确感知，为智能控制提供数据基础。AI智能控制与多千斤顶协同AI控制模块基于智能算法预测梁体运动趋势，自动纠偏并同步操控36个顶升千斤顶和10个水平顶推千斤顶，实现复杂工况下的精准控制。毫米级精准落位与效率提升新梁就位后上下高差、纵横偏差分别控制在2毫米、3毫米内，总重超8000吨的新旧桥梁“移旧换新”仅用6小时，大幅缩短施工窗口期，降低对铁路运营影响。开创多跨桥梁快速更换先例成功克服传统工艺障碍，实现运营铁路道岔区连续梁换梁工程，填补道岔区改造领域空白，为既有铁路改造升级提供智能化新方案。智能换梁施工技术突破钢轨铺设自动化与精准控制

01多机械手协同自动化铺设WPZ-500智能机组通过多机械手协同系统，可实现500米长钢轨自动抓取，定位精度达±1mm，显著提升铺设效率与自动化水平。

02机器视觉与激光定位技术融合利用机器视觉+激光定位技术，将钢轨铺设施工误差严格控制在±0.3mm，相比传统工艺大幅提升了施工精度。

03AI驱动质量监控与缺陷识别通过AI质量监控系统，运用YOLOv7算法对钢轨表面裂纹进行智能识别，准确率高达99.4%，确保铺设质量。四电工程智能施工管理

智能检测终端提升接触网接口质量柳梧铁路应用集成激光雷达与AI算法的智能检测终端，替代传统高空人工检测，实现毫米级自动识别与定位，检测精度提升至毫米级，作业时间缩短70%以上，准确率达98%以上。

进度与技术交底智能管控广湛高铁的进度管理智能体自动汇总日报周报并预警，技术交底智能体一键生成规范文件，提升施工管理精准度，跨部门沟通成本降低约60%。

四电领域大模型赋能全产业链中铁先锋四电领域大模型重点打造26个智能体，覆盖设计、施工、运维和装备全产业链，在广湛高铁广佛段应用中，隐患处置由“小时级”压缩到“分钟级”。地质性态智能判识技术针对隧道施工中“地质探测难、智能感知弱、人工判识慢”等行业痛点，构建以自主硬件与智能算法为核心的隧道施工地质智能判识方案，提升地质风险预判能力。施工安全智能监测与预警AI技术实时监测隧道施工过程中的围岩变形、支护受力等关键参数，结合历史数据和工程经验，建立风险预警模型，及时发现和预警施工安全隐患。智能通风与除尘优化通过AI技术实时监测隧道内空气质量，自动调整通风和除尘设备运行参数，改善施工环境，降低粉尘对施工人员健康的影响及火灾等风险。AI在隧道施工中的风险管控铁路智能运维与设备检测体系04动车组智能巡检机器人应用核心技术集成与自主作业能力集成机器视觉、多传感器融合技术，能够自主滑入地沟，对动车组走行部进行精准扫描，实现“机检为主、人检为辅”的高效协同模式。高精度故障识别与效率提升通过AI算法自动识别螺栓松动、部件裂痕等细微隐患，故障识别率高达98%以上，较人工检修发现问题更多，日常维修效率提升33%。典型应用案例与实践成效在武汉动车段、广州动车段等检修基地已成功应用，如广州动车段的智能巡检机器人通过高清摄像手臂精准拍摄车底关键部件并智能识别缺陷，大幅提升检修质量与效率。基础设施无人机巡检技术

电力设备无人机智能巡检系统成都供电段应用的铁路电力设备无人机智能巡检系统，实现了无人化、智能化、快速化巡检，对绝缘子、腕臂、螺栓等关键部件检测效率较人工提升5至8倍，缺陷发现率提升5倍，劳动强度与安全风险骤降90%。

接触网接口智能检测设备柳梧铁路LWZH-2标段研发的基于AI的无接触式接触网接口智能检测设备，深度融合人工智能与高精度无接触测量技术，通过激光雷达与工业相机，精准识别基础螺栓间距、外露、槽道间距等关键参数，检测精度提升至毫米级，作业时间缩短70%以上，支持全天候作业，准确率达98%以上。

隧道衬砌病害检测系统中国铁道科学研究院的隧道衬砌病害检测系统搭载多相机模块，以60公里/小时速度采集高清影像，自动识别裂缝、掉块等病害，替代人工徒步巡检，效率显著提升。故障预测与健康管理(PHM)系统PHM系统的核心技术基于机器学习的异常检测模型，通过遍布车体的数千个传感器实时采集分析海量数据，实现对动车组、机车等关键设备运行状态的动态监测。PHM系统的核心功能像做“动态心电图”一样，对设备的轴承温度、振动频谱等运行数据进行实时分析，预测零部件寿命，在故障萌发前发出预警，实现从“故障后修理”到“风险先防控”的转变。PHM系统的应用价值通过对关键设备的早期故障预警和快速诊断，大幅提升铁路设备的可靠性和安全性，降低维护成本，减少因故障导致的运营中断，保障铁路运输的高效顺畅。轨道与接触网智能检测方案

钢轨与线路智能检测技术AI驱动的钢轨探伤车、轨道板检测机器人，通过超声波、机器视觉等技术，实时发现伤损、几何偏差等问题，实现预测性维护。大型检测车高效采集线路数据，效率较人工提升60倍，并实现从“周期修”到“状态修”的转变。

接触网接口智能检测系统集成激光雷达与先进AI算法的智能检测终端，替代传统高空人工检测方式。实现毫米级自动识别与定位，作业时间缩短70%以上，准确率达98%以上，有效支撑大规模施工快速推进。

隧道衬砌病害智能检测中国铁道科学研究院的系统搭载多相机模块，以60公里/小时速度采集高清影像，自动识别裂缝、掉块等病害，替代人工徒步巡检，效率显著提升。

供电设备无人机智能巡检成都供电段应用的铁路电力设备无人机智能巡检系统，实现无人化、智能化、快速化巡检，对绝缘子、腕臂、螺栓等关键部件检测效率较人工提升5至8倍，缺陷发现率提升5倍，劳动强度与安全风险骤降90%。AI在铁路运输调度中的应用05智能调车与编组站自动化

重载铁路智能调车系统朔黄铁路黄骅港站的系统融合AI、5G、北斗，实现计划自动生成、进路智能排列、机车自主运行，人工接卸排车作业量减少90%，互联互控次数降低90%。

编组站智能化系统成都北、江村等站的系统通过机器学习生成阶段计划，进路自动控制，驼峰提钩机器人高精度识别，调机自动驾驶停车误差小于1米，作业循环节省1-2分钟。实时数据驱动的动态运行图优化基于AI与大数据的调度系统，综合分析客流、天气、设备状态等多维度信息，动态优化列车运行图，实时调整开行方案，有效提升运力利用率并降低延误风险。智能调车与编组站自动化作业融合AI、5G、北斗等技术的智能调车系统，实现计划自动生成、进路智能排列、机车自主运行。如朔黄铁路黄骅港站，人工接卸排车作业量减少90%，互联互控次数降低90%。自动驾驶与精准会让协同控制AI驱动的列车自动控制系统（ATC），支持自动驾驶、精准对标及节能运行。以京张高铁智能调度系统为例，实现动车组自动驾驶与精准会让，提升运行效率与准点率。列车运行智能调度系统货运智能化与路径优化

智能编组站实现无人化运营AI调度系统控制调车机，实现货运列车的自动编组与解体。如朔黄铁路黄骅港站的系统融合AI、5G、北斗，人工接卸排车作业量减少90%，互联互控次数降低90%。

货运路径与调度智能优化基于运筹优化算法和大数据预测，优化货运路径和调度。如朔黄铁路“按图运营计划系统”，AI自动优化资源配置，降低各岗位员工劳动强度70%以上，提升运输与施工效率。

货运列车运行状态智能监控货车故障轨边图像检测智能识别系统对货车图像进行智能分析，实现车辆故障自动识别率超90%，作业效率提升200%，为货运列车安全高效运行提供保障。铁路安全防控AI技术体系06周界入侵智能识别系统

系统核心功能基于AI的周界入侵检测系统，通过视频分析实时捕捉线路周边的异常情况，有效防止异物侵限，保障列车运行安全。

关键技术支撑集成计算机视觉、行为识别等AI技术，具备万物分割、目标检测、信息提取等能力，可精准识别人员、动物、异物等入侵目标。

应用价值体现构建起“人防+技防”的智慧安防网，实现对铁路沿线安全的全天候、全覆盖监测，提升铁路安全防控的主动性和及时性。智能安检与违禁品识别高精度金属探测与智能判图系统在西安站、汉口站等地，高精度金属探测仪和智能判图系统让安检效率大幅提升，液体开包检查量下降30%，安检员弯腰动作减少了90%，既减轻了劳动强度，又提升了旅客通行速度。货车故障轨边图像智能识别国铁集团研发的故障轨边图像检测智能识别系统，对货车图像进行智能分析，实现车辆故障自动识别率超90%，作业效率提升200%。AI智能测算客流与安全引导车站AI系统能够智能测算客流并预警，结合智能安检系统，有效缩短进站排队时间，提升旅客通行效率，保障车站安全有序。智能视频监控与隐患识别利用AI视频分析技术，实时抓拍深基坑、吊装等违规作业，自动匹配标准条款生成整改单，降低施工隐患漏检率。边缘AI技术的现场安全管控通过边缘AI系统，在设备现场进行实时数据处理，实现对施工人员资质识别、行为规范性分析及工器具智能盘点，确保施工安全。多源传感数据融合预警融合AI视频分析、多源传感数据与应急预案知识库，构建“字声光影”梯度警示链，联动情报板、广播等设备，有效提升施工现场安全预警与处置能力。施工安全智能监控平台自然灾害预警与应急响应

多源数据融合预警模型AI融合雨量计、位移传感器、卫星遥感等多源数据，建立地质灾害、洪水、台风等预测模型，提前发布预警并启动限速、停运等措施。

AI辅助应急演练与救援结合VR/AR技术，AI模拟列车脱轨、火灾等场景，辅助救援人员演练掉复、顶复等流程；实时分析现场数据，优化救援资源调度。

智能决策支持系统AI通过对历史应急处置案例和实时灾情数据的深度挖掘，为应急指挥提供智能化决策支持，如制定最优疏散路线、调配救援物资等。铁路客运服务AI创新应用07自然语言处理智能客服基于自然语言处理技术，铁路智能客服能够秒级响应旅客的专业问题，提供24小时不间断的咨询服务，信息获取更加便捷。多模态交互服务中国铁路人工智能大模型具备多模态交互能力，支持语音导航、专业术语识别与多语种合成，实现车站语音导航等多场景功能应用。智能客服分流与效率提升智能客服系统可分流超55%的电话问询，有效减轻人工客服压力，提升整体服务效率与旅客满意度。个性化旅客服务体验在CR450等新一代列车上，智能分析系统能根据乘客出行习惯和偏好，推荐合适的座位和餐饮服务，让旅途更愉悦便捷。智能客服与旅客交互系统客流分析与智能疏导方案

实时客流密度监测与预警车站摄像头结合AI算法，实时监测客流密度、排队长度，预测拥堵点，及时发出预警信息。

动态资源调配与疏导引导联动广播、导向屏引导，动态调整安检通道、检票口资源，优化候车与检票流程，提升通行效率，减少拥堵。

智能化乘车服务提升体验智慧车窗显示信息、电子地图实时导航、座位集成无线充电等智能化服务，为旅客提供便捷、舒适的出行体验。个性化服务与无感通行技术

智能客服：7×24小时专业响应基于自然语言处理技术，铁路智能客服可秒级响应旅客专业问题，提供全天候不间断咨询服务，12306智能客服已分流超55%的电话问询，大幅提升信息获取便捷性。

个性化体验：出行偏好精准匹配在CR450等新一代列车上，智能分析系统根据乘客出行习惯和偏好，推荐合适座位及餐饮服务，通过数据驱动让旅途更愉悦便捷，实现从“工具”到“伙伴”的服务进化。

无感通行：提升进站效率与体验应用生物识别、智能安检等无感通行技术，如西安站、汉口站的高精度金属探测仪和智能判图系统，使液体开包检查量下降30%，安检员弯腰动作减少90%，显著提升旅客通行速度。

智能引导与服务机器人协同京张高铁沿线车站的智能服务机器人提供站内导航、列车查询、行李搬运（载重约100公斤），支持二维码/人脸识别，结合客流智能分析系统，动态疏导拥堵，优化候车检票流程。铁路AI技术发展趋势与挑战08行业大模型与智能体发展方向

全产业链覆盖与深度融合铁路行业大模型正从单一环节应用向覆盖勘察设计、施工建造、装备制造、运营维护等全产业链延伸，如中国中铁“先锋”系列大模型已形成勘察设计、桥梁、隧道、四电工程、工业制造等垂域集群，推动“设计—建造—运维”全流程智能化。

多模态交互与知识推理能力强化大模型将进一步提升自然语言处理、计算机视觉、语音等多模态融合能力，实现专业知识问答、复杂图纸理解、故障诊断推理等高级功能。例如，国铁集团人工智能大模型规章制度问答准确率达100%，铁一院多模态大模型专业问题问答准确率超90%。

智能体协同与“数字底座”构建以大模型为核心构建“云脑决策-云控执行-云防保障”的智能体体系，实现多智能体协同工作。如山东铁投“睿达”大模型采用“1+1+5+N”架构，通过智算中心和大模型后台支撑N个业务智能体，打造铁路智能建造与运维的数字底座。

数据共享与标准化体系建