本发明提供一种基于深度学习的列车运行综合安全预警方法，包括：采集和计算直至当前时刻目标时间段内的列车所处区间的不同类型安全问题数量；若不同类型安全问题数量中任一类型安全问题数量超过其对应安全阈值，则发出安全预警；否则，将不同类型安全问题数量输入基于深度学习的安全预警模型，若安全预警模型输出预警指示，则发出安全报警；安全预警模型是基于样本目标时间段内的不同类型安全问题数量和对应的预警指示标签进行训练后得到的，训练过程中采用基于多虚拟机的分布式粒子群算法优化所述安全预警模型的神经网络中的待优化参数。本发明提供的方法，实现了提高铁路列车运行安全预警的准确性和有效性。