地鐵

历史

世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路，是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及，所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害，所以当时的隧道每隔一段里程便要有和地面打通的通风槽。
到了1870年，伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁，位在伦敦塔附近、穿越泰晤士河的伦敦塔地铁（Tower Subway）。但这条铁路并不算成功，在运营数个月后便因新通车的伦敦塔桥取代了大部分的旅运量而废线。现存最早的钻挖式地下铁路则在1890年开通，亦位于伦敦，连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者计划使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条电气化地铁，即现时北线的一部分。早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1905年全数电气化。现存最早的越江地下铁路于1886年开通，位于利物浦，以连接利物浦市中心与河对岸的伯肯黑德码头区。
1896年，当时奥匈帝国的城市布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁，共有5公里，11站，至今仍在使用。
法国巴黎的巴黎地铁在1900年开通，最初的法文名字“Chemin de Fer Métropolitain”（法文直译意指“大都会铁路”）是从Metropolitan Railway直接译过去的，后来缩短成“métro”，所以现在很多城市轨道系统都称Metro。苏联的地铁也顺理成章，称作метрополитен，简称Метро。
至于亚洲第一条地下铁则是日本东京地铁的银座线，于1927年开始通车。

地铁施工

在地底下挖隧道并不是一件容易的事，而且需要极大量的金钱和时间，至少也要好几年才能完成。以下为地铁的两种主要施工方法。

明挖回填

最简单直接的方法是明挖随填（明挖回填）。这种方法一般是在街道上挖掘一条大沟渠，然后在其内铺设轨道、建造隧道结构，隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。
除了道路被掘开，其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。
建这种隧道的物料一般是混凝土或钢，但较旧的系统也有使用砖块和铁的。

钻挖法

另一种方法是先在地面某处挖一个竖井，再在井底挖掘隧道。最常见的方法为使用钻挖机（潜盾机，盾构机），一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。对于建筑物高度密集的地方或无法进行明挖法的区域（如水域），钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。
这种方法的优点是对街道交通或其他地下设施的影响非常小，甚至可在水底建造（伦敦、纽约、东京、香港、首尔和广州等都市的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道）；隧道的设计也有较多的创作空间，例如车站会比站与站之间的隧道高一些，有助列车离站时加速以及进站时减速。此外，当要挖掘较深的隧道时也常采用此法。
但这种挖法也不是没有缺点的，除了成本较高之外，也经常需要留意地下水的影响；另外在一些较硬的岩层开挖，可能需要炸药。地下空气供应问题甚至隧道坍塌亦有可能造成工人伤亡。此外，对于建筑高度密集的地方，挖掘时除了要留意避免对工地四周的建筑结构造成影响以外，有时亦要统筹所在的公用事业，把地底的输水、输电管线迁移，以便腾出地方来兴建列车通道。

沉管式

只适用在水下建设隧道。将海床挖掘至指定深度，然后将预制隧道组件下沉至预定位置，再抽走积水、铺上铁轨即完成。

供电方式

全世界绝大多数地铁均采电气化提供车辆动力。一般而言，为减低隧道建造成本，地铁隧道必须尽可能小，对于明挖法时代修建的地铁，由于隧道断面多呈方形，因此为了减少开挖面积，此时期地下铁会选择使用第三轨供电方式以缩小隧道断面。对于现代常用的盾构法建造而言，则多用刚性接触网系统，因为隧道呈现圆形断面，使用刚性接触网并不增加隧道直径，反而是使用三轨系统可能增加隧道直径。此外，刚性电缆亦可与柔性电缆直接连结。当今世界地铁系统总的来说，接触网系统属于后发致胜，逐渐成为主流系统。
地铁的供电方式主要如下：

轨道供电

轨道供电主要为第三轨供电，少数采用第四轨供电。第三轨在原有两轨线路侧边新增轨道带电，车辆则利用集电靴获得电力；电流经车轮和运行轨道回到发电厂。第四轨除了原有车轮支撑导引用轨道外，另外增设两条轨道各供应直流电正负两极，或者供应三相交流电，但不如第三轨式经济，故不常见。

高架电缆

电力由高架电缆提供，车辆则利用受电弓获得电力，有时亦会以车轮经过轨道将电流带回发电厂。使用高架电缆供电的地下铁，电缆设置会非常低，几乎触及车顶，以减少隧道高度，从而减低建造成本。
由于上述原因，地下铁均会使用直流供电，减少绝缘里程，隧道可以造得较低。相同等效电压的交流电需要√2倍的绝缘里程。
常见的直流供电有600V、750V、1500V及3kV。交流供电则有15kV及25kV。因此，直流供电需要建造更多的变压站。但对比整条铁路采用较大的隧道，建造更多变压站成本较低。

安全性

虽然地铁对于雪灾、冰雹及强风的抵御能力较强。但是对地震、水灾、火灾和恐怖攻击等抵御能力很弱。由于地铁的构造，导致很容易因为这些因素发生悲剧。为此自地铁出现以来，工程师们就不断持续研究如何提高地铁的安全性。

地震

地震可以导致行进中的车辆出轨，因此地铁都设计有遇到地震立即停驶的功能。为防止地铁地道坍塌，处于地震地带的地铁结构必须特别坚固。

火灾

昔日人们不太重视地铁站内的防火设施，车站内一旦发生火灾，瞬间就会充满烟雾，而引发严重的灾祸。1987年11月18日，英国伦敦地铁国王十字圣潘克拉斯站发生火灾，导致31人死亡。产生火灾的原因之一是因为伦敦地铁内采用了大量木质建筑。日本各都市的地铁部门在车站内实施禁烟政策来避免火灾。同时还要求将车厢和车厢之间分割开来，避免采用大通道式（地铁列车不同车厢之间直接连通，不设置通道门）的地铁列车，万一发生火灾，可以防止火灾迅速蔓延至所有车厢。
2003年2月18日，韩国大邱广域市的地铁车站遭到纵火，12辆车厢被烧毁，198人死亡，148人受伤。这次火灾产生如此严重死伤的原因除了车厢内部装潢采用可燃材料之外，车站区域内排烟设施不完善也是重要因素，加上车辆材质燃烧时产生了大量的一氧化碳等有害物质，而导致不少人中毒死亡。

地铁空气之压力

地铁因列车在隧道内高速移动，可能产生隧道及车厢内之压力剧烈改变，而造成旅客不舒适之感觉，或者影响设备之使用寿命，其压力改变之现象可详活塞效应。地铁因列车高速移动产生之压力波若传抵隧道出口，将产生隧道口微压波噪音，干扰附近住民安宁。

坠轨问题

昔日人们不太重视站台候车乘客的安全，随着坠轨事故近年愈趋常见，不仅造成列车延误，使用轨道供电的线路更可能导致堕轨者触电致死，故此半高式屏蔽门/幕门受到重视。现时亚洲大部分城市轨道交通系统的新建线路全线安装屏蔽门，既有线路则逐步加装。在欧洲及南美洲，部分新建线路装设屏蔽门，既有线路则暂不加装。至于北美洲及大洋洲，仍未有装设屏蔽门的地铁系统。

最深的地铁

有些城市的土质不稳，或者为了战略需要，隧道要挖得特别深。俄罗斯圣彼得堡地铁有很多车站埋深超过50米，包揽全俄最深的10个地铁站里面的9个（只有第2深的站点是莫斯科的胜利公园站）。
而在港铁系统当中，最深的车站是港岛线的香港大学站，深度为70米。
然而，世界最深的地铁车站并没有定论。根据公开的数据，乌克兰基辅地铁1号线兵工厂站因为设在山体当中，距离地表足足105.5米，是全球最深的地铁站。然而，有传朝鲜平壤地铁最深处达地下200米，平均深度亦达100米。