Для идентификации проблем функционирования железнодорожных линий используются различные механизмы, в том числе механизм диагностики эксплуатации малоинтенсивных железнодорожных линий, который позволяет повысить эффективность их функционирования. Предлагаемый механизм позволяет оценить текущее состояние малоинтенсивной железнодорожной линии и установить причинно-следственные связи, приводящие к убыточности линии, дать анализ показателей, которые в наибольшей степени оказывают негативное влияние на функционирование линии. Для этого применен метод когнитивного моделирования. В статье разработана укрупненная когнитивная карта функционирования малоинтенсивных железнодорожных линий, используемая для диагностики существующего состоянии эксплуатации линии. Когнитивная карта состоит из концептов, связей между концептами и весовых значений связей. На основании когнитивной карты составлена матрица смежности, которая позволяет оценить достоверность и устойчивость нечеткой когнитивной карты по внешним и внутренним возмущениям. Рассчитаны характеристическое уравнение и собственные значения матрицы, которые позволяют дать оценку показателей когнитивной карты в виде влияния концептов на систему и системы на концепты. Установлены показатели нечеткой когнитивной карты, а именно консонанс влияния системы, диссонанс влияния системы, влияние концепта на систему, которые дают наиболее полное представление о внутренней структуре малоинтенсивной линии. Наибольшее положительное влияние на систему среди концептов оказывают «технические ресурсы», «персонал станций и участка» и «нормативная база». Наиболее значимое положительное влияние на перечисленные концепты позволит повысить эффективность работы малоинтенсивных железнодорожных линий. Наибольшее отрицательное влияние на систему среди концептов оказывает концепт «Размеры движения» в связи с недостаточным количеством пар поездов в сутки, проходящих по линии. Составлен план экспериментов для определения изменения параметров концептов «Производительность и эффективность» при оказании импульсных воздействий на концепты «Оперативное управления перевозочным процессом», «Технические ресурсы» и «Персонал станций и участка» с целью оценки их влияния на концепты «Производительности» и «Эффективности». При внесении импульсов в концепт «Функционального управления» и «Технические ресурсы» существенного изменения производительности и эффективности не наблюдается. При внесении импульсов в концепт «Персонал» наблюдается рост производительности и эффективности, что свидетельствует о возможности повышения эффективности функционирования малоинтенсивных железнодорожных линий путем положительного импульса на концепт «Персонал».