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城市轨道交通是智慧交通的重要组成部分，提高其精细化管理和精准化服务，需要智能化技术作为基本手段。随着我国轨道交通建设和运营规模快速发展，轨道交通基础设施和技术装备的规模日益增加、系统集成更加复杂，给轨道交通运营和设备维护工作带来巨大压力。传统的运营管理手段和设备维护模式不能很好适应网络化运营条件下的新需求，检修效率低、维修成本高已经成为常态，因此，近年来行业在逐步探索和实践智慧运营。大数据、物联网、在线监测平台、智能建设及运维平台、人工智能技术的应用，将进一步丰富和完善运营维护场景，智能客服、智能车站、智能调度、智能维修等将得到快速发展和应用，进一步提升运营服务水平。广州地铁正在研究构建轨道交通智能平台，以及全息感知精准服务、高效安全运行保障、设备智能诊断和健康管理、绿色节能环保等创新技术，实现提升服务质量、运维效率、运营效益和保障运营安全的目的。2020年3月，《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》发布以来引发行业强烈反响，有力推动了行业的技术创新。智慧城轨被纳入《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》。北京、上海、广州、深圳、重庆、南京、武汉、西安等20多个城市相继编制了智慧城轨发展规划、信息化建设规划或推进智慧城轨建设白皮书等，2021年智慧城轨建设取得新进展。
以智慧车站为例，利用大数据、移动互联网等技术手段，在客流预测监控、设备巡视管理、应急指挥、车站站务管理等方面实现自动化，各类生产和服务信息集中进行显示、分析和处理，作业命令直接推送到各岗位，有效提升车站服务水平、综合管理能力和运营效率。上海地铁积极推进智慧车站应用，实施车站设施设备状态监控后，大幅度缩短车站站务人员开关站时间，汉中路等换乘站原来每天早晚开关卷帘门、电梯、照明等系统需要两个多小时，智慧车站试点后只需要不到半小时。深圳地铁联合华为打造“5G+AI”智慧运营，探索无人机巡检、巡视机器人等技术产品，利用无人机在地铁轨道行驶区域巡航监测，使远程操控人员以第一视角进行控制和监控，并将无人机拍摄到的全景视频画面通过5G网络传输实时回传，第一时间发现异常、提早预防危险、迅速做出反应。巡视机器人通过人脸抓拍、识别功能，在车站替代安保人员进行巡视，为运营单位优化站务管理、票务管理、设备管理等日常工作创造了条件。
以智慧维修为例，上海轨道交通车辆智能运维系统于2018年5月获批中国城市轨道交通协会示范工程，2019年1月被国家发展改革委批复为增强制造业核心竞争力关键技术产业化项目，研发车联网系统、轨旁车辆综合检测系统和车辆维护轨迹系统，为减少运营故障、缩小运营影响、降低故障等级、确保运营安全等提供技术支撑，人车比由0.6减为0.33。2018年，17号线列车无运营故障间隔里程超过10万km，相比过去新线开通首年的运营水平提升63.7%，未来将实现线网车辆基地和所有列车全覆盖。成都地铁研发轨道智能巡检机器人，以最高30km/h的速度运行，充电一次可运行50km，对轨道线路道床、扣件和钢轨进行精准检测，及时发现扣件缺失、断裂、浮起，钢轨裂缝，道床积水、异物等情况。若采用人工检测，每条线路需要10—20名轨道检修工每天凌晨进入隧道步行检修，每小时完成5km轨道线路，作业效率低、检修质量无法保证，还有随着运营线路不断延长，巡检工作需要占用大量的人力和工时，同时对轨行区安全管理带来隐患，难以适应城市轨道交通快速发展的需求。相比之下，巡检机器人检测效率远高于人工巡检，且准确度高，是未来轨道线路巡检技术提升的方向。
推动城市轨道交通运营不断提升系统安全、优化运维管理和降本增效是发展的永恒目标，智慧运营的快速发展和应用为运营管理创新发展提供了历史性机遇。未来一段时间，在新技术推广应用下，运营单位将在岗位融合、组织架构调整等方面不断推进管理模式优化，同时对设施设备建设运营一体化维护、多专业融合维护等也创造了条件。
北京地铁燕房线示范工程与具有完全自主知识产权的全自动运行系统，为推动我国轨道交通装备自主创新迈出重要一步，也为创新运营管理模式创造了条件。目前，全自动运行系统正在进行大规模建设，未来一段时间将大量投入运营，在保障运营安全的条件下，如何充分发挥全自动运行系统的技术优势，在运营效率、运营可靠度、运营安全性和运营成本等方面创造出比既有线路更佳的运营表现，这对运营管理工作提出挑战。
2017年12月，北京地铁燕房线开通运营以来，在安全运营、行车效率、节能降耗、服务质量等方面的表现均优于以往非全自动运行线路，有效满足了运营需求，改善了乘车体验。上海地铁10号线是国内首条大客流高运量的全自动驾驶地铁线路，日均客流近百万人次，2014年8月9日实现有人值守的全自动驾驶运营模式，2017年3月10日实现低谷客流运营时段UTO（Unattended Train Operation，列车无人值守）模式的全自动驾驶运营模式。深圳地铁四期工程将配置全自动运行系统，在地铁12号、13号、14号和16号线实施。2019年2月，成都地铁9号线长编组全自动运行地铁车辆开始调试工作，列车全长185m，宽3m，采用铝合金车体，最大载客量可达3496人，采用最高自动化等级（GoA4）的全自动运行系统，最高运行速度100km/h，具有自动唤醒、自动运营以及远程控制等功能，搭配通过以太网实时传输的网络控制系统和故障检测装置，列车集智能性和安全性于一体。
全自动运行系统通常配置障碍物及脱轨检测装置、车门与站台门智能对位隔离技术、车辆功能远程控制技术，以及多部件在线检测系统等。智能化系统的应用，将列车和车站的更多智能转移到控制中心调度员。列车出入库、列车唤醒与出车前检查、列车运行工况、列车运行及停站、开关车门/屏蔽门、车门/屏蔽门夹人夹物探测、轨道障碍物探测、列车折返等主要功能都将实现自动化。在没有乘务人员的情况下，列车空调设置、乘客与控制中心通话、车载PIS（Passenger Information System，乘客信息系统）广播设置等均可在控制中心远程操作，同时车辆子系统数据实时传输至地面控制中心，实时掌握车辆状态和快速故障报警。新技术的应用要求运营管理模式进行转变和适应，对列车管理、车站巡视、车辆段管理等均需要进行优化，同时对控制中心管理提出了更高的要求。
因此，如何充分发挥全自动运行系统的技术优势，培养专业技能复合型人才，提高劳动生产率、改善运营维护策略、降低运营维护成本等，需要建立相关技术标准、法律法规和生产制度，特别是对调度、乘务、站务、车辆、信号之间的相互协作、联控、联合作业等方面进行规范，是未来一段时间运营单位和行业管理亟须解决和改善的重要内容。
《国务院办公厅关于保障城市轨道交通安全运行的意见》和《城市轨道交通运营管理规定》明确了城市轨道交通运营管理的顶层体系架构，为未来一段时间城市轨道交通运营管理工作指明了方向。2018年，交通运输部为及时了解各地城市轨道交通运营管理情况，更好地推动城市轨道交通运营管理制度实施，建立城市轨道交通运营管理联络员制度，负责情况报告、信息报送和研讨交流等工作，强化与相关单位和部门联络沟通，同时还成立城市轨道交通运营专家库，对初期运营前安全评估等工作加强指导。2019年，陆续发布了多项规范性文件，对运营安全、客运服务、行车组织、设备维护和应急管理等提出了要求。
未来一段时间，运营管理体系建设将进入深化应用，在运营指标分析与应用、智慧运营、设施设备维护、应急管理等方面的工作将更加深入，通过实际工作不断完善和发展运营管理体系。