Spatial Intelligence for Autonomous Intelligent Heavy-Haul Railways： Concepts， Technical Challenges， and Application Prospects

DING Yulin; SU Youbin; ZHANG Weihua; ZHU Qing

doi:10.13203/j.whugis20260385

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Spatial Intelligence for Autonomous Intelligent Heavy-Haul Railways： Concepts， Technical Challenges， and Application Prospects

Cartography and GIS | 更新时间：2026-10-15

- Spatial Intelligence for Autonomous Intelligent Heavy-Haul Railways： Concepts， Technical Challenges， and Application Prospects
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 51, Issue 11, Pages: 2469-2484(2026)
- 作者机构：
  
  1.西南交通大学地球科学与工程学院，四川成都，611756
  2.国能朔黄铁路发展有限责任公司，北京，100007
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20260385
  CLC： P208
- Received：26 September 2026，
  
  Published：05 November 2026
- 稿件说明：
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丁雨淋,苏有斌,张卫华，等.自主式智慧重载铁路空间智能：概念内涵、技术挑战与应用展望[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(11):2469-2484.

DING Yulin,SU Youbin,ZHANG Weihua,et al.Spatial Intelligence for Autonomous Intelligent Heavy-Haul Railways: Concepts, Technical Challenges, and Application Prospects[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(11):2469-2484.
丁雨淋,苏有斌,张卫华，等.自主式智慧重载铁路空间智能：概念内涵、技术挑战与应用展望[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(11):2469-2484. DOI：10.13203/j.whugis20260385

DING Yulin,SU Youbin,ZHANG Weihua,et al.Spatial Intelligence for Autonomous Intelligent Heavy-Haul Railways: Concepts, Technical Challenges, and Application Prospects[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(11):2469-2484. DOI：10.13203/j.whugis20260385

摘要

自主式智慧重载是重载铁路实现安全可靠、高效集约和绿色低碳的重要发展方向，空间智能是支撑其感知、决策与执行闭环的关键基础。探讨自主式智慧重载及其空间智能的概念内涵、提出面向任务范围、环境适应能力与人机分工的自主化能力分析框架，构建空间智能共性参考架构；围绕物理等效数字孪生、多模态空间推理和多专业协同空间智能体，梳理研究进展与关键技术挑战，分析其在产运销一体化运输组织、重载列车群组运行、基础设施少人、无人智能运维及交能融合中的应用机制。重载铁路自主化的关键在于贯通多尺度对象表征、跨专业过程推演与工程约束下的协同行动。空间信息领域需加强与铁路工程、人工智能和自动控制的交叉融合，通过数据、模型与知识协同，将空间信息服务由状态表达拓展至认知推理、决策支持和执行反馈，为重载铁路自主运行提供空间智能支撑。

Abstract

Autonomous intelligent heavy-haul railways provide an important direction for safe

efficient and low-carbon operation with reduced human intervention. Spatial intelligence provides a foundation for closing the loop among perception

decision-making and execution. This paper clarifies the concepts of autonomous intelligent heavy-haul railways and their spatial intelligence

proposes an autonomy analysis framework based on task scope

environmental adaptability and human-system responsibilities

and develops a common reference architecture. It reviews the research progress and key challenges in physically equivalent digital twins

multimodal spatial reasoning and multidisciplinary collaborative spatial agents

and examines the applications in integrated logistics organization

coordinated train-group operation

autonomous infrastructure maintenance and transportation⁃energy coordination. The analysis identifies the integration of multiscale object representations

multidisciplinary process simulation and coordinated action under engineering constraints as a central requirement for railway autonomy. Geomatics should strengthen its integration with railway engineering

artificial intelligence and automatic control. By combining data

models and knowledge

spatial information services can extend from state representation to cognitive reasoning

decision support and execution feedback

providing a spatial-intelligence foundation for the autonomous operation of complex engineering systems.

关键词

Keywords

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