铁路检测、监测领域产生海量的图像数据，基于图像场景进行分类对图像后续分析、管理具有重要价值.本文提出一种结合深度卷积神经神经网络DCNN （Deep Convolutional Neural Networks）与梯度类激活映射Grad-CAM （Grad Class Activation Mapping）的可视化场景分类模型，DCNN在铁路场景分类图像数据集进行迁移学习，实现特征提取，Grad-CAM根据梯度全局平均计算权重实现对类别的加权热力图及激活分数计算，提升分类模型可解释性.实验中对比了不同的DCNN网络结构对铁路图像场景分类任务性能影响，对场景分类模型实现可视化解释，基于可视化模型提出了通过降低数据集内部偏差提升模型分类能力的优化流程，验证了深度学习技术对于图像场景分类任务的有效性.
