1 绪论
1.1 城市轨道交通发展现状
城市轨道交通是指在不同形式轨道上运行的大、中运量的城市公共交通工具，是当代城市中地铁、轻轨、单轨交通、自动导向及磁悬浮交通等轨道交通的总称。
20世纪下半叶，以发展中国家的快速城市化与机动化为主导的世界社会与经济格局的变化带来了城市地区交通拥挤问题。由于城市地区交通资源短缺，轨道交通得到了普遍关注，并成为公共交通新体系结构的骨架。目前，世界各国大城市在发展城市交通的战略问题上基本达成一个共识：发展城市轨道交通，形成大运量、高速度、低能耗、少污染、安全可靠的现代化立体公共交通网络系统，以适应和引导城市发展的需要。
1.1.1 城市轨道交通的分类与特点
以我国为例，根据中国城市轨道交通协会统计，2017年末，中国内地累计有34个城市建成投运城轨线路5021.7km。其中，地铁3881.8km，占线路总长的77.3％；轻轨233.4km，占线路总长的4.6％；单轨98.5km，占线路总长的2.0％；现代有轨电车243.4km，占线路总长的4.8％；磁浮交通58.8km，占线路总长的1.2％；市域快轨501.8km，占线路总长的10.0％；APM线4.0km，占线路总长的0.1％。
根据城市轨道交通的构筑物形态、运营组织方式、车辆类型与运输能力等方面可将其划分为不同类型。
1.按构筑物的形态或轨道相对于地面的位置划分
（1）地下铁路：位于地下隧道内的铁路称为地下铁路。
（2）地面铁路：位于地面的铁路称为地面铁路。
（3）高架铁路：位于高架桥上的铁路称为高架铁路。
2.按列车运营组织方式划分
（1）传统的城市轨道交通：服务范围以中心城区为主的城市轨道交通，通常站间距在1km左右，且多为地下线路。
（2）区域快速铁路：服务范围包括城市郊区的轨道交通系统，通常站距较大，高架线路所占的比重较大。
（3）市郊铁路：担负大城市郊区和市区长距离大运量客货运输的铁路。它是铁路枢纽的组成部分，和铁路干线的客货设施连接，有的线段干线列车、市郊列车可以共用。我国铁路还没有把市郊铁路当作大城市交通网的组成部分来规划建设，目前主要承担铁路职工上下班和远郊区市民的运输问题。
3.按运能范围与车辆类型划分
城市轨道变通可分为地下铁路、轻轨交通、有轨电车、独轨交通、自动导向交通、胶轮地铁、索道等类型，常用的是前面3种类型。
（1）地下铁路：简称地铁，国际隧道协会将地铁定义为轴重相对较重，单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。一般线路全封闭，在市中心区全部或大部分位于地下隧道内，因而可实现信号控制的自动化，具有容量大、速度快、安全、准时、舒适、运输成本低、不占城市用地，但建设成本高等特点，适用于出行距离较长、客运量需求大的城市中心区域。人口超过百万的大城市就应考虑修建地下铁路，用于迅速运送大量乘客，减轻市内地面的交通负荷。
（2）轻轨交通：在有轨电车的基础上发展起来的城市轨道交通系统，通常情况下输送能力为（1.5～3.0）万人次/h。它的车辆轴重较轻，施加在轨道上的荷载相对于城市铁路和地铁的荷载来说比较小，因而称之为轻轨。轻轨具有灵活性高、成本低等诸多优点，使其成为现代化大都市公共交通的重要选择，与地铁、公交等公共交通共同组成了城市立体交通网络，改善了城市人口与交通的紧张关系，提升了城市居民的生活品质。
（3）有轨电车：通常采用地面线，有时有隔离的专用路基和轨道，隧道或高架区间仅在交通拥挤的地带才被采用。有轨电车是中小城市改善城市交通经济实用的选择，有轨电车线路所需的投资只是地下铁路的三分之一到二十分之一。但旧式的有轨电车与公共汽车及行人共用街道，且平交道口多，因而其运行所受的干扰多，速度慢，通行能力低，单向运输能力一般在1万人次/h以下。
1.1.2 国内外城市轨道交通的发展概况
城市轨道交通从出现到如今的迅猛发展，经历了兴盛、衰退和复兴的发展过程。
19世纪中末期到20世纪初期，是城市轨道交通产生和初始发展时期。英国伦敦地铁通车标志着世界第一条地下铁路的正式运营，从此世界进入了轨道交通时代。此后，欧美其他国家大城市纷纷效仿，尤其是交通领域对电的引进，使城市轨道交通的乘车环境得到很大的改善，城市轨道交通得到了快速的发展。
然而，第二次世界大战的爆发以及汽车工业的发展，世界城市轨道交通发展出现了建设低潮。汽车产业的快速发展带来许多问题，如运输成本的增加，城市道路面积的不足，交通拥挤，环境污染日益严重以及交通事故的频频发生。人们逐渐认识到：解决城市交通问题必须优先发展公共交通，重视城市轨道交通的发展。城市轨道交通建设又受到重视，从欧美地区扩展到亚非地区。
20世纪70年代以来，伴随着能源危机、城镇化进程带来的资源短缺和道路交通拥挤、环境污染与交通事故的增加，城市轨道交通备受世界各国的普遍重视。城市轨道交通的建设，对缓解大城市交通供需矛盾、改善城市客运交通结构和城市布局结构、保证可持续发展、满足城镇化进程的要求、拉动内需等方面都具有重要的作用。轨道交通由于在土地利用、能源消耗、空气质量、客运质量等主要交通、环境指标方面能够达到最优水平，成为城市可持续发展的基础与保障。它缩短了城市的时空距离，扩大了人们的有效活动空间，引导城市合理开发和扩展等。许多大城市在综合交通规划中都把城市轨道交通作为城市交通发展战略中的骨干。拥有一个大容量的快速交通体系已成为国际性大都市的象征，从伦敦、巴黎到纽约、东京，到北京、上海，人们无不深刻领略到了快速、可达性高的轨道交通网络及其所有提供的良好服务。
1.国外轨道交通发展概况
自1863年伦敦建成世界上第一条地下铁路以来，城市轨道交通已有一百五十多年的历史。目前，全球已有数百座城市建设了城市轨道交通网络。伦敦地铁系统通过不断提高技术水平，已成为当今世界城市轨道交通最发达的城市之一，其线路总长度为408km，其中地下隧道占45％，共设车站275座，地铁车辆保有量为4078辆，年客运总量已突破10亿人次。
纽约轨道交通线路在世界诸多大都市中堪称最长，启运时间1904年10月27日，有26条线路、490个站点，总长1142km，纽约地铁每日运送的乘客大约有490万人次。纽约轨道交通覆盖率极高，在曼哈顿，70％的区域在小于500m半径的范围内必有一个地铁站或火车站。同时，与公交系统衔接紧密，且昼夜运行，充分弥补了地铁未能照顾到的地区。
巴黎在轨道交通网状结构的基础上，修建了放射状结构的市郊铁路和贯穿市中心的市域快速线（RER），在郊区，RER与市郊铁路互为补充，形成了巴黎庞大的市郊运输系统。巴黎地铁呈现环放射式的形态，符合巴黎城市的特点。巴黎地铁今后的发展重点将放在加强城区与近郊区的联系上，在现有的架构基础上不断地更新与伸展。
东京轨道交通线网建设历经百年，极大地缓解了城市的交通问题。科学的线网布局和合理的层级分工，使得国铁、私铁和地铁间既竞争又合作，优势互补，共同构建了东京快捷、高效的轨道交通系统。
首尔在枢纽设计中，根据不同的客流特点，通过换乘点的科学规划和空间的合理布置，实现人流的高效分离。比如，通过建设大型交通广场，配套相应规模的常规公交站场、出租车停靠点和候客区、私家车接送客停靠点等设施，疏解常规交通的换乘客流；通过四通八达的地下街道疏散步行客流，既能实现人车分离，保证行人的安全，又能减少路面人流量，从而降低行人对机动车的干扰，提高客流集散效率。
2.国内轨道交通发展概况
自20世纪60年代北京建成第一条地铁线路以来，经过50多年的发展，中国进入了城市轨道交通的蓬勃发展时期。截止到2017年12月31日，在全国已有34个城市拥有了建成并正式运营的城市轨道交通线路，总里程达5021.7km。2017年全国新增33条运营线路，868.9km运营线路长度。新增线路再创历史新高，比2016年新增线路534.8km增加334.1km，增幅达62.5％。全国多个城市正在建设或规划新的城市轨道交通线路，总规划里程超过23000km。
北京于20世纪50年代后期开始考虑地铁规划与建设的问题，结合当时的城市建设发展需要，提出了“一环两线”的规划线网雏形。在其后的规划中，又研究了多个线网方案。地铁一期工程始建于1965年，工程于1969年10月建成，线路长度为23.6km，于1971年1月开始试运营，是中国大陆最早的地铁线路。近几年，随着改革开放与社会主义市场经济的发展，北京城市化进程逐渐加快，既有城市公共交通已不能满足日益增长的运输需求，北京交通拥堵状况日益严重，因此，2012年11月国家发改委印发了《北京市城市轨道交通近期建设规划调整（2007～2016年）》。线网建成后，轨道交通将实现对中心城全面覆盖及中心城与新城的贯通连接。截至2015年，北京已建成“三环、四横、五纵、七放射”的轨道交通网络，线网规模达19条线路，总长561.5km。
上海为构筑与现代化国际大都市相匹配的城市综合交通体系，于2000年编制完成了上海市轨道交通网络系统规划，确定远期轨道交通线网由17条线路组成。近些年来，上海对长大线路分段运营、重要节点锚固、郊区线路优化等方面不断进行总结，优化轨道交通路网格局。优化后的上海市轨道交通网络由21条线路组成，全长1051km，车站587座，预计日均承担客运总量2215万乘次，占公交客运总量的52％，满足不同乘客和不同区域服务的需求。
广州轨道交通网络自从20世纪80年代以来，已经历了4个重要阶段，分别为20世纪80年代的“十字”线网规划，90年代初期的“五线”线网规划，90年代后期的“七线”线网规划，2000年后的组团式网络型城市结构背景下的线网规划。2010年广州重新编制了线网规划，远期轨道交通线网规划由31条线组成，总里程达1221km。
天津第一条地铁线于1970年动工，1984年建成通车，是中国大陆继北京后第二个建设地铁的城市。2003年，修编后的《天津市中心城区快速轨道交通线网规划》得到了天津市政府批准。从此，天津市拉开了大规模建设快速轨道交通的序幕。规划中，轨道交通网络呈环放射式结构形态，线网总长234.7km，设车站181座。
未来的一段时期，我国城市轨道交通仍将保持快速发展，并将由主要集中在省会等一线城市转变为向二线、三线城市扩展。“十三五”时期，我国将进入城市轨道交通建设大发展阶段，2020年规划线路里程将超过10000km。“十三五”规划政策的出台，为我国城市轨道交通产业的发展提供了前所未有的机遇和巨大潜能。