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高速鉄道、大量高速鉄道( MRT )、または鉄道高速鉄道( RRT ) [ a ] [ 1 ] [ 2 ]は、一般的にメトロと呼ばれ、都市部に建設される大容量の公共交通機関の一種です。トンネルを通って地表の下を走る立体交差の高速鉄道路線は、地域によっては地下鉄、チューブ、メトロ、または地下と呼ばれます。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]それらは高架鉄道で立体交差されている場合もあり、その場合は高架、エル、L トレイン(「高架」の略)、またはスカイトレインと呼ばれます。北米では、高速鉄道の一般的な代替用語としてヘビーレールがあります。[ b ] [ 7 ] [ 8 ]高速鉄道システムは通常、バスや路面電車とは異なり、歩行者や他の車両が立ち入ることのできない専用軌道で運行される電気鉄道です。[ 9 ]
現代の高速鉄道システムは、通常、鉄道線路上の電気複数ユニットを使用して駅間の指定された路線で提供されます。一部のシステムでは、誘導ゴムタイヤ、磁気浮上（磁気浮上）、またはモノレールを使用しています。駅は通常、列車内に段差のない高いプラットフォームを備えているため、列車とプラットフォーム間の隙間を最小限に抑えるために特注の列車が必要です。通常、他の公共交通機関と統合されており、多くの場合、同じ公共交通機関によって運営されています。一部の高速鉄道システムでは、高速鉄道線と道路の間、または2つの高速鉄道線の間に平面交差があります。[ 10 ]
世界初の高速鉄道システムは、蒸気機関車を使用して1863年に開業した一部地下のメトロポリタン鉄道で、現在はロンドン地下鉄の一部となっている。[ 11 ] 1868年には、ニューヨークで高架のウエストサイド・アンド・ヨンカーズ特許鉄道が開業した。当初は固定式蒸気機関を使用したケーブル牽引線だった。
地下鉄という用語は、英語を母国語としない人々が使用する地下高速交通システムを表す最も一般的な用語です。[ 12 ]高速交通システムは、混雑した中心業務地区で乗客が移動する手段にちなんで名付けられることがあります。トンネルの使用は、 subway [ 13 ]、underground [ 14 ] 、ドイツ語のUntergrundbahn ( U-Bahn ) [ 15 ] 、スウェーデン語のTunnelbana (T-bana) [ 16 ]などの名称を思い起こさせます。高架橋の使用は、 elevated ( Lまたはel )、skytrain [ 17 ]、overhead、overground、ドイツ語のHochbahnなどの名称を思い起こさせます。これらの用語のいずれかがシステム全体に適用される場合があり、たとえば郊外ではネットワークの大部分が地上を走っている場合でも同様です。
イギリスのほとんどの地域では、地下鉄は歩行者用の地下道を指します。ロンドン地下鉄は「Underground」や「Tube」と呼ばれています。イングランド北東部のタイン・アンド・ウェア・メトロは、大部分が地上を走っており、「Metro」と呼ばれています。スコットランドのグラスゴー地下鉄は、地下鉄として知られています。アイルランドのダブリン地域高速鉄道は、その名前にもかかわらず、幹線鉄道を利用しているため、通勤鉄道とみなされています。
フランスでは、パリ、マルセイユ、トゥールーズ、リヨンといった大都市で「メトロ」という用語が使われています。また、リールやレンヌといった小都市にもライトメトロがあります。さらに、ベルギーのブリュッセル、オランダのアムステルダムやロッテルダムでも、地下鉄システムは「メトロ」または「メトロ」と呼ばれています。
南ヨーロッパのいくつかの国では、高速交通機関を指す言葉として、イベリア半島では「メトロ」、イタリアでは「メトロポリターナ」という用語が使われています。スペインでは、マドリード、バルセロナ、ビルバオ、バレンシアにこうしたシステムがあります。ポルトガルでは、リスボン、ポルト、アルマダ（リスボン都市圏の一部ですが、独自のライトレールシステムがあります）にメトロがあり、コインブラにはメトロと名付けられたバス高速輸送システムがあります。イタリアの都市、カターニア、ジェノヴァ、ミラノ、ナポリ、ローマ、ブレシア、トリノにも高速交通システムがあります。
ドイツとオーストリアでは、高速鉄道はUバーンと呼ばれ、多くの場合Sバーンシステムによって補完されています。ドイツでは、ベルリン、ハンブルク、ミュンヘン、ニュルンベルク、フュルトにUバーンシステムがあり、オーストリアではウィーンに同様のシステムがあります。さらに、オーストリアのチロル州にある自動車乗り入れ禁止の小さな町、セルファウスにも短いUバーン路線があります。スイスのドイツ語圏にはUバーンシステムはありませんが、ローザンヌ市には独自の小規模な地下鉄システムがあります。スイス最大の都市チューリッヒでは、1970年代にUバーンネットワークの計画が住民投票で中止され、代わりにSバーンシステムがさらに発展しました。他の中央ヨーロッパ諸国にも地下鉄路線があり、例えばハンガリーのブダペスト（ここでは「メトロ」と呼ばれている）、チェコ共和国のプラハ、ポーランドのワルシャワなどが挙げられる。後者2つの都市の地下鉄も「メトロ」という用語を使用している。
東ヨーロッパでは、ミンスク（ベラルーシ、mietrapalitenと呼ばれる）、キエフ（ウクライナ、metropolitenと呼ばれる）、ハルキウ（ウクライナ）、ドニプロ（ウクライナ）、モスクワ（ロシア、metropolitenと呼ばれる）、サンクトペテルブルク（ロシア）、カザン（ロシア）、ニジニ・ノヴゴロド（ロシア）、サマラ（ロシア）、エカテリンブルク（ロシア）、ノボシビルスク（ロシア）で地下鉄システムが運行されている。
南東ヨーロッパ諸国では、地下鉄という用語は高速交通システムを指すのに一般的であり、アテネとテッサロニキ（ギリシャ）、ベオグラード（セルビア、現在建設中）、ソフィア（ブルガリア）、イスタンブール（トルコ、地下鉄と呼ばれる） 、バクー（アゼルバイジャン）などに存在している。
北欧では、高速鉄道システムは、コペンハーゲン（デンマーク）とヘルシンキ（フィンランド）ではメトロと呼ばれ、オスロ（ノルウェー）ではT-bane（トンネルベーン） 、ストックホルム（スウェーデン）ではトンネルバーナと呼ばれている。
北米各地の高速鉄道システムには様々な用語が使われています。「メトロ」という用語は、メキシコシティ地下鉄やモントリオール地下鉄など、英語圏以外のシステムを指す場合によく使われますが、ロサンゼルス・メトロレールやワシントン・メトロなど、英語圏でもよく使われます。「サブウェイ」という用語は、英語圏の鉄道高速鉄道を指す場合によく使われますが、この用語で知られているシステムは少ないです。高架式で知られるシステムは、「エル」、「L」、または「スカイトレイン」と呼ばれることが多く、シカゴの「L」やバンクーバー・スカイトレインなどがその例です。「メトロ」は、都市圏を指す略語としても使われ、シカゴのREM（Réseau express métropolitain）や郊外鉄道のMetra（Metropolitan Rail）（後者は高速鉄道ではありませんが）のように、名称に都市圏名が含まれているシステムもあります。ボストンの地下鉄システムは、地元では「T」と呼ばれています。アトランタでは、メトロポリタン・アトランタ高速鉄道局は「MARTA」という略称で呼ばれています。サンフランシスコ湾岸地域では、住民はベイエリア高速鉄道を略称の「BART」と呼んでいます。[ 18 ] [ 19 ]
ニューヨーク市の地下鉄は、路線の40%が地上を走っているにもかかわらず、単に「地下鉄」と呼ばれています。「L」や「El」という用語は、路線がすでに文字と数字で指定されているため、一般的に高架線には使用されません。「L」列車、または「L（ニューヨーク市地下鉄サービス）」は、14丁目-カナージー各駅停車線を指し、他の高架列車には適用されません。同様に、トロントの地下鉄も、一部が地上を走っているにもかかわらず、「地下鉄」と呼ばれています。これらは、北米で主に「地下鉄」と呼ばれている唯一の2つのシステムです。
ブエノスアイレスでは、地下鉄の最初の区間が1913年に開通し、A線の一部として運行が開始された。副大統領のビクトリノ・デ・ラ・プラサが開通式に出席した。
東南アジアのほとんどの地域と台湾では、高速鉄道システムは主にMRTという略語 で知られています。その意味は国によって異なります。インドネシアでは、この略語はModa Raya Terpaduまたは英語でIntegrated Mass [Transit] Modeを意味します。 [ 20 ]フィリピンでは、 Metro Rail Transitを意味します。[ 21 ] 2 つの地下鉄路線はsubwayという用語を使用しています。タイでは、以前はMass Rapid Transitという名称を使用していたMetropolitan Rapid Transitを意味します。[ 22 ]東南アジア以外では、台湾の台中、高雄、桃園には、シンガポールやマレーシアと同様にMass Rapid Transitを意味する独自のMRTシステムがあります。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]香港では、高速鉄道システムはMass Transit Railwayの略である MTR と呼ばれています。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]
一般的に、高速交通機関は「地下鉄」タイプの交通機関と同義語ですが、高速交通機関は「地下鉄」、通勤列車、立体交差路面電車を含むものとして定義される場合もあります。[ 31 ]また、大容量のバスベースの交通システムも「地下鉄」システムと同様の特徴を持つことがあります。[ 32 ]
1863年にロンドンで蒸気機関車牽引のメトロポリタン鉄道が開通したことは、高速輸送の始まりを告げる出来事だった。しかし、換気設備があったにもかかわらず、蒸気機関車の初期の利用体験は快適とは言えなかった。空気圧鉄道の実験も、都市部での普及には至らなかった。
1890年、シティ・アンド・サウス・ロンドン鉄道は、全線地下を走る初の電気牽引式高速鉄道でした。[ 33 ]開業前は「シティ・アンド・サウス・ロンドン地下鉄」と呼ばれていたため、地下鉄という言葉が鉄道用語に導入されました。[ 34 ]これらの鉄道は、他の鉄道とともに、最終的にロンドン地下鉄に統合されました。1893年のリバプール高架鉄道は、当初から電気牽引を使用するように設計されていました。[ 35 ]
この技術はヨーロッパ、アメリカ、アルゼンチン、カナダの他の都市にも急速に広まり、蒸気機関車から電気機関車に転換された鉄道もあれば、最初から電気機関車として設計された鉄道もあった。ブダペスト、シカゴ、グラスゴー、ボストン、ブエノスアイレス、ニューヨーク市はすべて電気鉄道サービスを転換または専用に設計・建設した。[ 36 ]
技術の進歩により、新しい自動化サービスが可能になった。路面電車と鉄道を組み合わせたハイブリッドソリューションやプレメトロなど、高速鉄道システムの機能の一部を取り入れたハイブリッドソリューションも進化している。[ 33 ]
1960年代以降、ヨーロッパ、アジア、ラテンアメリカで多くの新しいシステムが導入されました。[ 15 ] 21世紀には、新しい拡張とシステムのほとんどはアジアにあり、中国は地下鉄拡張で世界をリードし、最大規模で最も混雑するシステムのいくつかを運営するとともに、高速交通システムを運営、建設、または計画している都市が60近くあります。[ 38 ] [ 39 ]
高速交通機関は、都市、集積地、大都市圏における地域交通に利用され、多くの場合短距離で多数の人々を高頻度で輸送する。[ 9 ] [ 40 ]高速交通システムの規模は都市によって大きく異なり、いくつかの輸送戦略がある。[ 6 ]
都市部の高速鉄道システムの中には、都心部やその内側の環状郊外までしか延伸せず、列車が頻繁に駅に停車するものもあります。郊外の外側へは、駅間隔が広く高速化されている別の通勤鉄道網でアクセスできます。都市部の高速鉄道と郊外のシステムの違いが明確でない場合もあります。[ 5 ]
高速交通システムは、トロリーバス、路線バス、路面電車、通勤鉄道などの他のシステムによって補完されることがあります。このような交通手段の組み合わせは、停車駅の制限や外部アクセスポイント間の長い徒歩距離など、高速交通システムの特定の制約を補うのに役立ちます。バスや路面電車のフィーダーシステムは、人々を高速交通システムの停留所まで輸送します。[ 41 ]
2021年現在中国は、世界で最も多くの高速鉄道システム（ 40基） [ 42 ]を擁し、総延長4,500 km（2,800 マイル）を超える路線網を走っており、2010 年代の世界の高速鉄道拡張の大部分を担った。[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]路線長で世界最長の単一事業者による高速鉄道システムは上海地下鉄である。[ 46 ] [ 47 ]駅数で世界最大の単一高速鉄道サービス提供者（合計 472 駅）[ 48 ]はニューヨーク市地下鉄である。年間乗客数で世界最多の高速鉄道システムは、上海地下鉄、東京地下鉄、ソウル地下鉄、モスクワ地下鉄である。
各高速鉄道システムは、1 つ以上の路線または回路で構成されています。各路線は、少なくとも 1 つの特定のルートによって運行され、列車は路線のすべての駅または一部の駅に停車します。ほとんどのシステムは複数のルートを運行しており、色、名前、番号、またはそれらの組み合わせによって区別しています。一部の路線は、ルートの一部で互いに線路を共有したり、独自の線路のみを運行したりする場合があります。多くの場合、都心部を走る路線は郊外で 2 つ以上の支線に分岐し、都心部での運行頻度を高めています。この配置は、コペンハーゲン地下鉄[ 54 ]、ミラノ地下鉄、オスロ地下鉄、イスタンブール地下鉄、ニューヨーク市地下鉄[ 55 ]など、多くのシステムで使用されています。
あるいは、単一の中央ターミナル（多くの場合、中央鉄道駅と共有）や、プラハ地下鉄のように市内中心部に複数の路線の乗り換え駅がある場合もある。[ 56 ]ロンドン地下鉄[ 57 ]とパリメトロ[ 58 ]は、都市全体に交差する路線のマトリックスを持つ高密度に構築されたシステムである。シカゴの「L」は、ほとんどの路線が主要なビジネス、金融、文化エリアであるザ・ループに集中している。モスクワ地下鉄のコルツェヴァヤ線や北京地下鉄10号線のように、市内中心部を囲む環状線が放射状に配置された外側の路線と接続しているシステムもある。
路線の輸送能力は、車両定員、列車の長さ、および運行頻度を掛け合わせることで求められます。重量級の高速鉄道列車は6～12両編成ですが、軽量システムでは4両以下になる場合があります。車両の定員は100～150人で、座席と立席の比率によって変動します。立席が多いほど定員は高くなります。通信ベースの列車制御を使用しているため、高速鉄道の列車間の最小時間間隔は幹線鉄道よりも短くなっています。最小間隔は90秒に達することもありますが、多くのシステムでは遅延からの回復を考慮して通常120秒を使用しています。一般的な輸送能力の路線では、1列車あたり1,200人が乗車でき、1時間あたり1方向につき36,000人の乗客を輸送できます。しかし、東アジアでははるかに高い輸送能力が達成されており、香港のMTRコーポレーションの都市路線では1時間あたり75,000～85,000人の輸送能力が実現されています。 [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]
高速交通システムのトポロジーは、地理的な障壁、既存または予想される移動パターン、建設コスト、政治、歴史的制約など、多数の要因によって決定されます。交通システムは、一連の路線で土地のエリアをカバーすることが想定されており、その形状は「I」、「L」、「U」、「S」、「O」の形またはループとして要約されます。地理的な障壁は、交通路線が合流しなければならない場所（たとえば、水域を横断する場合）にボトルネックを引き起こす可能性があり、そこは混雑の可能性のある場所であると同時に、路線間の乗り換えの機会も提供します。[ 62 ]
環状線は良好なカバレッジを提供し、放射状線同士を結び、通常は混雑するネットワークの中心部を横断する必要がある接線方向の移動にも対応します。大まかなグリッドパターンは、妥当な速度と運行頻度を維持しながら、多様なルートを提供できます。[ 62 ]世界最大の地下鉄システム15件の調査では、密集した中心部から放射状に枝分かれする普遍的な形状が示唆されました。[ 63 ]
高速交通機関の運営者は、多くの場合、強力なブランドを構築しており、大都市にある膨大な数の標識の中でもすぐに識別できるように、容易な認識に重点を置いています。また、スピード、安全性、権威を伝えたいという願望も含まれています。[ 64 ]多くの都市では、交通局全体で単一の企業イメージがありますが、高速交通機関はプロファイルに合った独自のロゴを使用しています。
交通路線図は、公共交通機関の路線と駅を示すために使用されるトポロジーマップまたは概略図です。主な構成要素は、各路線またはサービスを示す色分けされた線と、駅を示す名前付きアイコンです。マップには、高速交通機関のみを表示する場合もあれば、他の公共交通機関も含まれる場合があります。 [ 65 ]交通路線図は、公共交通機関の車両内、プラットフォーム、駅構内のその他の場所、および印刷された時刻表で見つけることができます。マップは、利用者がシステムのさまざまな部分間の相互接続を理解するのに役立ちます。たとえば、乗客が路線間を乗り換えることができる乗り換え駅を示します。従来の地図とは異なり、交通路線図は通常、地理的に正確ではなく、さまざまな駅間のトポロジー的な接続を強調しています。グラフィック表示では、直線と固定角度、そして多くの場合、駅間の固定された最小距離を使用して、交通ネットワークの表示を簡素化します。多くの場合、これはシステムの外側のエリアの駅間の距離を圧縮し、中心に近い駅間の距離を広げる効果があります。[ 65 ]
一部のシステムでは、通勤客が駅を識別しやすくするために、各駅に固有の英数字コードを割り当てており、そのコードには、駅が属する路線とその路線上の位置に関する情報が簡潔に符号化されています。 [ 66 ]例えば、シンガポールMRTでは、チャンギ空港MRT駅には英数字コードCG2が割り当てられており、東西線のチャンギ空港支線の2番目の駅であることを示しています。乗り換え駅には少なくとも2つのコードが割り当てられており、例えば、ラッフルズプレイスMRT駅にはNS26とEW14という2つのコードがあり、南北線の26番目の駅であり、東西線の14番目の駅です。
ソウル地下鉄も駅にコードを使用している例です。シンガポールのMRTとは異なり、ほとんどが数字です。路線番号に基づいて、たとえば新龍山駅は駅コード429です。4号線にあるため、駅コードの最初の数字は4です。最後の2つの数字はその路線の駅番号です。乗り換え駅には複数のコードがある場合があります。たとえば、ソウルの市庁駅は1号線と2号線が乗り入れています。市庁駅のコードはそれぞれ132と201です。2号線は環状線で、最初の停車駅が市庁駅であるため、市庁駅の駅コードは201です。盆唐線のように番号のない路線には英数字コードがあります。KORAILが運行する番号のない路線は「K」で始まります。
インターネットと携帯電話が世界的に広く普及したことで、公共交通機関の運行事業者はこれらの技術を活用して利用者に情報を提供するようになりました。オンラインマップや時刻表に加え、一部の運行事業者はリアルタイム情報を提供しており、乗客は次の車両の到着時刻や予想所要時間を知ることができます。公共交通機関の情報に関する標準化されたデータ形式であるGTFSのおかげで、多くのサードパーティ製ソフトウェア開発者が、特定の路線や駅に関するカスタマイズされた最新情報を乗客に提供するウェブアプリやスマートフォンアプリを開発できるようになりました。
メキシコシティ地下鉄では、各駅に独自のピクトグラムが使用されている。元々は識字能力のない人でも路線図を「読みやすく」するために考案されたものだが、今では地下鉄の「象徴」となっている。
他の交通手段と比較して、高速鉄道は事故が少なく、安全記録が良好です。鉄道輸送は厳格な安全規制の対象であり、リスクを最小限に抑えるための手順とメンテナンスの要件があります。複線を使用しているため正面衝突はまれであり、低速運転により追突や脱線の発生と深刻度が軽減されます。火災は地下の方が危険であり、 1987年11月にロンドンのキングスクロスで発生した火災では31人が死亡しました。システムは一般的に、システム全体にわたる多くの場所で列車の避難を可能にするように構築されています。[ 67 ] [ 68 ]
通常1メートル（3フィート）を超える高さのプラットフォームは、線路に転落した人が登り返すのが困難なため、安全上のリスクとなる。この危険を解消するため、一部のシステムではプラットフォームのスクリーンドアが使用されている。
高速鉄道施設は公共空間であり、スリや荷物の盗難などの軽犯罪、より深刻な暴力犯罪、混雑した電車やプラットフォームでの性的暴行などのセキュリティ上の問題に悩まされる可能性があります。[ 69 ] [ 70 ]セキュリティ対策には、ビデオ監視、警備員、車掌などがあります。一部の国では、専門の交通警察が設置されている場合もあります。これらのセキュリティ対策は通常、乗客が料金を支払わずに乗車していないかを確認することで収益を保護する対策と統合されています。[ 71 ]
北京地下鉄のように、2015年にワールドワイド・ラピッド・トランジット・データによって「世界で最も安全な高速交通ネットワーク」にランク付けされた地下鉄システムの中には、各駅に空港スタイルのセキュリティチェックポイントを設けているものもあります。高速交通システムは、 1995年の東京地下鉄サリンガス攻撃[ 72 ]や2005年のロンドン地下鉄での「7/7 」テロ爆破事件など、多くの犠牲者を出したテロの標的となってきました。
高速鉄道の中には、壁コンセント、携帯電話の受信（通常はトンネル内ではリーキーフィーダー、駅ではDASアンテナを使用）、 Wi-Fi接続などの追加機能を備えているものもあります。地下駅やトンネル内で携帯電話の完全な受信を可能にした世界初の地下鉄システムは、シンガポールのマス・ラピッド・トランジット（MRT）システムで、1989年にAMPSを使用して最初の地下携帯電話ネットワークを開始しました。 [ 73 ]香港のマス・トランジット・レールウェイ（MTR）やベルリンのUバーンなど、多くの地下鉄システムは、さまざまなネットワーク事業者向けにトンネル内でモバイルデータ接続を提供しています。
公共の大量高速輸送に使用される技術は、1863年にロンドンでメトロポリタン鉄道が一般公開されて以来、大きな変化を遂げてきた。[ 4 ] [ 5 ]
大型で長い列車を連結した高容量モノレールは、高速輸送システムに分類できます。[ 74 ]重慶とサンパウロでは最近、このようなモノレールシステムが運行を開始しました。ライトメトロは、高速輸送のサブクラスで、「フルメトロ」と同じ速度と立体交差を備えていますが、乗客数が少ないように設計されています。多くの場合、車両限界が小さく、軽量で小型の車両を使用し、通常2～4両編成です。ライトメトロは通常、主要な高速輸送システムへのフィーダー線として使用されます。 [ 75 ]例えば、台北メトロの文湖線は、比較的人口密度の低い多くの地域を結び、高容量メトロ路線へのフィーダーとして機能し、補完しています。
ゼロから構築されたシステムもあれば、アップグレードされた旧通勤鉄道や郊外路面電車システムを再利用したものもあり、多くの場合、都心部の地下区間や高架区間が追加されています。[ 16 ]専用の通行権を持つ地上線路は、通常、密集地域以外でのみ使用されます。これは、都市構造に物理的な障壁を作り、その経路を横切る人や車両の流れを妨げ、物理的な占有面積が大きくなるためです。この建設方法は、土地価格が低い限り最も安価です。路線が建設された後に建物で埋め尽くされる予定の地域での新しいシステムによく使用されます。[ 76 ]
ほとんどの高速鉄道は、3両から10両以上の編成の電気式複数ユニットです。 [ 77 ]歴史を通じて乗務員の数は減少しており、現代のシステムの中には完全に無人運転の列車を運行しているものもあります。[ 78 ]他の列車には運転士が乗務していますが、通常の運行における運転士の役割は駅で列車のドアを開閉することだけです。電力は一般的に第三軌条または架線によって供給されます。ロンドン地下鉄ネットワーク全体は第四軌条を使用しており、その他は推進にリニアモーターを使用しています。 [ 79 ]
都市部の鉄道路線の中には、幹線鉄道と同等の車両限界で建設されているものもあれば、より狭い車両限界で建設され、トンネルによって列車の車両の大きさや形状が制限されているものもある。その一例がロンドン地下鉄の大部分であり、深層地下鉄路線で使用される列車の円筒形の形状から、非公式に「チューブトレイン」と呼ばれている。
歴史的に、高速鉄道車両は天井ファンと開閉可能な窓を使用して、乗客に新鮮な空気とピストン効果による風冷を提供していました。1950年代から1990年代（そしてヨーロッパのほとんどの地域では2000年代まで）にかけて、その時代の多くの高速鉄道車両には、乗客の快適性を高めるために、車両の天井ユニットに強制換気システムも装備されていました。1958年のハドソン・アンド・マンハッタン鉄道のKシリーズ車両[ 80 ]、1960年代後半のニューヨーク市地下鉄のR38およびR42車両、1970年代の名古屋市地下鉄3000系、大阪市地下鉄10系[ 81 ]、MTR MトレインEMUなど、空調設備を備えた初期の高速鉄道車両は、一般的に、これらのシステムの比較的広い車両限界と、これらの空調ユニットからの熱気を放散するための十分な屋外セクションのおかげで実現しました。特にモントリオール地下鉄[ 82 ]（1966年開業）や札幌市営地下鉄（1971年開業）のような一部の高速交通システムでは、両都市が冬に経験する大雪に対処するためにゴムタイヤ技術を使用しているため、完全に密閉された構造になっており、トンネル内が乗客や列車の運行にとって熱すぎる温度まで加熱されるリスクがあるため、車両への空調設備の改修は不可能である。
多くの都市では、地下鉄網は様々なサイズや種類の車両を運行する路線で構成されています。これらのサブネットワークは必ずしも線路で接続されているわけではありませんが、必要な場合には、あるサブネットワークの車両限界の小さい車両を、より大型の列車を使用する他の路線に輸送することがあります。一部のネットワークでは、このような輸送は通常の運行の一部として行われています。
ほとんどの高速鉄道システムは、従来の標準軌の鉄道線路を使用しています。地下鉄トンネル内の線路は雨や雪などの降水にさらされないため、通常の鉄道線路のようにバラストの上に敷設するのではなく、床に直接固定されていることがよくあります。
狭いコンクリートまたは鋼鉄製のローラーウェイにゴムタイヤを使用する代替技術は、パリメトロとメキシコシティメトロの一部の路線で先駆的に導入され、この技術を使用した最初の完全な新システムはカナダのモントリオールでした。これらのネットワークのほとんどでは、誘導のために追加の水平車輪が必要であり、パンクや切り替えのために従来の軌道が設けられることがよくあります。札幌市営地下鉄やフランスのレンヌのネオヴァルシステムのように、中央ガイドレールを使用するゴムタイヤシステムもあります。このシステムの支持者は、従来の鋼鉄製車輪の列車よりもはるかに静かで、ゴムタイヤの牽引力が高いため、より大きな勾配が可能になると指摘しています。しかし、メンテナンスコストが高く、エネルギー効率が低いです。また、天候が濡れていたり凍結している場合は牽引力が低下し、モントリオールメトロの地上での使用を妨げ、札幌市営地下鉄での使用を制限していますが、他の都市のゴムタイヤシステムではそうではありません。[ 83 ]
急峻な丘陵地帯にある都市の中には、地下鉄に山岳鉄道の技術を取り入れているところもある。リヨン地下鉄の路線の一つにはラック式鉄道（歯車式鉄道）の区間があり、ハイファのカルメリットは地下ケーブルカーである。
高架路線の場合、もう一つの選択肢としてモノレールがあり、これは跨桁式モノレールまたは懸垂式モノレールとして建設できます。モノレールは日本以外では広く普及していませんが、重慶軌道交通のモノレール路線のように、高速輸送の現場で広く利用されているものもあります。
メトロポリタン鉄道のような初期の高速鉄道システムでは、ケーブル牽引または蒸気機関車を介して蒸気機関を使用して列車が動かされていましたが、今日ではほぼすべての地下鉄列車が電気を使用しており、複数ユニットで運行するように作られています。列車の電力は牽引電力と呼ばれ、通常は次の2つの形式のいずれかで供給されます。線路沿いのポールやタワー、または構造物やトンネルの天井から吊り下げられた架線、または線路レベルに設置され、スライドする「集電シュー」によって接触される第三軌条です。地上のレールを通して電力を送る方法は、主にトンネルの天井高が限られているため、架線の使用が物理的に不可能であることに起因しています。
架線を使用することで、より高い電源電圧を使用できます。架線は、上海地下鉄のようにトンネルが少ない地下鉄システムでよく使用されます。バルセロナ、福岡、香港、マドリード、石家荘のように、大部分が地下にあるシステムでも架線が使用されています。架線と第三軌条方式の両方とも、通常は走行レールを帰還導体として使用します。一部のシステムでは、この目的のために別の第四軌条を使用します。ボストンのブルーラインのように、レールと架線の両方の電力を使用し、車両が両者を切り替えることができる交通路線もあります。
ほとんどの高速鉄道システムは直流を使用していますが、インドの一部のシステム、主にデリーメトロは、架線から供給される25kV 50Hzを使用しています。
地下レベルでは、トンネルは交通を地上から遠ざけ、交通渋滞による遅延を回避し、建物やその他の用途に利用できる土地を増やします。地価が高く土地利用が密集している地域では、トンネルは大量輸送のための唯一の経済的なルートとなる場合があります。開削トンネルは、都市の道路を掘り起こし、その後トンネルの上に道路を再建することによって建設されます。あるいは、トンネル掘削機を使用して、岩盤のさらに深いところにある深層トンネルを掘削することもできます。[ 33 ]
地下鉄の建設は費用のかかるプロジェクトであり、多くの場合、数年をかけて行われます。地下鉄路線の建設には、いくつかの異なる工法があります。
一般的な工法の一つである開削工法では、市街地の道路を掘削し、その溝の中に道路を支えるのに十分な強度を持つトンネル構造を建設し、その後溝を埋め戻して道路を再建します。この工法では、通常、道路面からそれほど深く埋設されていない公共設備 、特に電力線や電話線、水道管やガス管、下水道管の大規模な移設が必要となることがよくあります。ナショナルジオグラフィック協会のドキュメンタリーによると、1992年4月にグアダラハラで発生した爆発事故の原因の一つは、水道管の位置間違いだったため、この移設は慎重に行わなければなりません。構造物は通常コンクリート製で、場合によっては鉄製の柱が使われています。最も古いシステムでは、レンガや鋳鉄が使用されていました。開削工法は時間がかかるため、主要道路を長期間閉鎖することを避けるために、工事中に仮設の路盤を建設する必要があることがよくあります。
もう一つのトンネル掘削方法は、ボーリングトンネル工法と呼ばれる。この工法では、まず垂直の立坑を掘り、そこからトンネルを水平方向に掘削していく。多くの場合、トンネルシールドを使用するため、既存の道路、建物、公共設備への影響はほとんどない。しかし、地下水の問題が発生する可能性が高く、地盤岩盤を貫通するトンネル掘削には発破が必要になる場合がある。深層トンネル工法を最初に大規模に採用した都市はロンドンで、厚い粘土層のおかげでこれらの問題はほぼ回避できた。トンネル内の限られた空間は使用できる機械を制限するが、現在ではこの課題を克服するための特殊なトンネル掘削機が利用可能になっている。
この方法の欠点は、トンネル掘削のコストが、地上または高架の開削工法に比べてはるかに高いことです。初期のトンネル掘削機では、従来の鉄道車両が通行できるほど大きなトンネルを掘削できなかったため、ロンドン地下鉄のほとんどの路線で現在も使用されているような、特殊な低床円形車両が必要でした。列車とトンネル壁の間の空間が非常に小さいため、ほとんどの路線で空調設備を設置することができません。開削工法で建設され、その後空調設備を備えた車両が導入された路線もあります。
世界で最も深い地下鉄システムは、ロシアのサンクトペテルブルクに建設されました。湿地帯では、安定した地盤は50メートル（160フィート）以上の深さから始まります。その上の地盤は、主に水を含む細かい砂で構成されています。そのため、約60ある駅のうち、地上近くに建設されているのはわずか3駅、地上より上に建設されているのも3駅のみです。一部の駅やトンネルは、地表から100～120メートル（330～390フィート）もの深さにあります。通常、深さは地表からレールまでの垂直距離で表されます。候補としては、以下のようなものがあります。
最深部ステーション：
深いトンネルの利点は、駅間で盆地状の形状に傾斜させることができ、地表近くを掘削する際に伴う大幅な追加費用が発生しないことです。この技術は「駅を丘の上に設置する」とも呼ばれ、列車が一方の駅から加速し、次の駅で減速する際に重力が列車の走行を補助します。この技術は1890年にはシティ・アンド・サウス・ロンドン鉄道の一部で採用され、その後もモントリオールやニュルンベルクなど、数多くの場所で使用されています。
香港島西部を走るMTR島線の延伸線である西島線は2015年に開業し、ミッドレベル地区の乗客のために、地下100メートル（330フィート）以上に位置する2つの駅（西営盤駅と香港大学駅）がある。これらの駅には、エスカレーターではなく高速エレベーターを備えた複数の出入口が設置されている。このようなタイプの出入口は、ロンドン地下鉄の多くの駅や旧ソ連諸国の駅にも見られる。
高架鉄道は、高価なトンネルを掘ったり障壁を作ったりすることなく、専用通路を建設するためのより安価で簡単な方法です。地上鉄道に加えて、都市表面近くの地下水位が高いため地下鉄のコストが高くなったり、地下鉄自体が不可能になったりする（例：マイアミ）などの考慮事項により、高架鉄道が唯一実現可能な代替手段となる場合もあります。高架ガイドウェイは20世紀初頭頃に人気がありましたが、その後廃れました。世紀末の四半世紀には再び流行し、多くの場合、無人運転システムと組み合わせて、例えばバンクーバーのスカイトレイン、ロンドンのドックランズ・ライト・レールウェイ[ 84 ]、マイアミ・メトロレール、バンコク・スカイトレイン[ 85 ]、スカイライン・ホノルル[ 86 ]などが挙げられます。
駅は、乗客が列車に乗降するためのハブとして機能します。また、料金支払いチェックポイントでもあり、乗客がバスや他の列車など、さまざまな交通手段に乗り換えることもできます。アクセスは、島式ホームまたは側方ホームのいずれかで提供されます。[ 92 ]地下駅、特に深い地下にある駅は、全体の移動時間を増加させます。ホームまでの長いエスカレーター乗車は、駅が適切に建設されていない場合、ボトルネックになる可能性があることを意味します。一部の地下駅と高架駅は、それぞれ広大な地下ネットワークまたはスカイウェイネットワークに統合されており、近くの商業ビルに接続しています。[ 93 ]郊外では、駅に接続された「パークアンドライド」がある場合があります。 [ 94 ]
列車へのアクセスを容易にするため、プラットフォームの高さはプラットフォームと列車の間に段差がないように設計されている。駅がアクセシビリティ基準を満たしていれば、障害のある人や車輪付きの荷物を持っている人も列車に簡単にアクセスできるが、[ 95 ]線路がカーブしている場合は列車とプラットフォームの間に隙間ができることがある。一部の駅では、人が線路に転落するのを防ぎ安全性を高めるとともに換気コストを削減するために、プラットフォームスクリーンドアを使用している。
特に旧ソ連やその他の東欧諸国では、そしてますます他の地域でも、駅は大理石の壁、磨かれた花崗岩の床、モザイクなどの豪華な装飾で建設され、ギャラリーや美術館以外で、日常生活の中で人々に芸術に触れる機会を与えました。モスクワ地下鉄の壁面装飾には、サンゴからアンモノイド、オウムガイまで、多くの化石が含まれています。モスクワ、サンクトペテルブルク、タシュケント、キエフのシステムは、世界で最も美しいもののいくつかとして広く認識されています。[ 96 ]ロンドン、 [ 97 ]ストックホルム、モントリオール、リスボン、バンガロール、ナポリ、ロサンゼルスなどの他のいくつかの都市も芸術に重点を置いており、装飾的な壁面装飾から、駅の建築と統合された大規模で華やかな芸術計画、駅の建設中に発見された古代の遺物の展示まで多岐にわたります。[ 98 ]比較的少額の費用をかけて壮大な建築、芸術、清潔さ、アクセシビリティ、照明、そして安全感を高めることで、より多くの乗客を引き付けて利益を得ることが可能かもしれない。[ 99 ]
地下鉄の初期の頃は、各列車を運行するために少なくとも2人の乗務員が必要でした。ドアやゲートを操作する係員（「車掌」または「警備員」とも呼ばれる）が1人以上、そして運転士（「機関士」または「モーターマン」とも呼ばれる）が1人必要でした。1920年頃に電動ドアが導入されたことで乗務員の人数を減らすことが可能になり、現在では多くの都市で列車は1人で運行されています。運転士が列車の側面全体を見渡してドアを安全に閉められるかどうかを確認できない場合は、鏡や閉回路テレビモニターが設置されることがよくあります。
1960年代には、自動列車制御、そして後に自動列車運転（ATO）のためのコンピュータ技術の進歩により、人間の運転士に代わるシステムが利用可能になった。ATOは、線路脇や運転室の信号から人間の運転士が得る情報を考慮しながら、列車を発車させ、適切な速度まで加速し、次の駅のプラットフォームの適切な位置に自動的に停止することができた。この技術を全面的に採用した最初の地下鉄路線は、1968年に開業したロンドンのビクトリア線だった。
通常運行では、乗務員が運転席に座り、各駅でドアを閉めるだけの役割を担います。2つの「スタート」ボタンを押すと、列車は自動的に次の駅へ移動します。この「半自動列車運行」（STO）方式は、技術的には「自動化レベル（GoA）2」と呼ばれ、特にサンフランシスコ・ベイエリアのBARTネットワークのような新設路線で広く普及しています。
ATOの派生形である「無人運転」（DTO）、技術的には「GoA 3」は、1987年に開業したロンドンのドックランズ・ライト・レールウェイなど、一部のシステムで採用されている。ここでは、「旅客サービス係員」（以前は「列車長」と呼ばれていた）が運転士のように先頭に座るのではなく、乗客と一緒に乗車するが、GoA 2システムの運転士と同じ責任を負う。この技術により、ほとんどのエレベーターと同様に、乗務員なしで列車を完全に自動運転することが可能になる。自動化にかかる当初のコストが下がり始めると、これは運行事業者にとって経済的に魅力的な選択肢となった。
同時に、反対意見としては、緊急事態が発生した場合、列車に乗務員がいれば、そもそも緊急事態を未然に防いだり、部分的に故障した列車を次の駅まで運転したり、必要に応じて避難を支援したり、適切な緊急サービスに連絡して緊急事態が発生した場所へ誘導したりできた可能性がある、というものがあった。一部の都市では、同じ理由で乗務員を1人ではなく2人にしている。1人が列車の先頭から運転し、もう1人が後方の位置からドアを操作し、後部車両の乗客をより容易に支援できるからである。労働組合の反対のみを理由に運転士を配置した例としては、トロントのスカボローRT線が挙げられる。
完全に無人運転の列車、つまり「無人列車運行」（UTO）または技術的には「GoA 4」は、既存の乗務員を置き換える必要のない新しいシステム、特に軽量地下鉄路線でより受け入れられています。そのようなシステムの1つはVAL（véhicule automatique léger、つまり「自動軽量車両」）で、1983年にフランスのリール地下鉄で初めて使用されました。フランスのトゥールーズやイタリアのトリノなど、他の都市にもVAL路線が建設されています。無人列車を使用するもう1つのシステムは、ボンバルディアのInnovia Metroで、元々は都市交通開発公社が中間容量輸送システム（ICTS）として開発しました。後にバンクーバーのスカイトレインとクアラルンプールのケラナジャヤ線で使用され、どちらも乗務員は乗車しません。
既存路線の完全自動運転への転換におけるもう一つの障害は、転換に運行停止が必要になる可能性があることです。さらに、複数の路線が同じインフラを共有している場合、少なくとも一時的な期間、自動運転列車と有人運転列車の間で線路を共有する必要があるかもしれません。ニュルンベルク地下鉄は、2010年初頭に既存のU2線を完全自動運転（GoA4）に転換しましたが、運行停止は一日もありませんでした。それ以前は、2008年に開通した完全無人運転のU3線と混在運転していました。ニュルンベルク地下鉄は、混在運転で運行停止なしにこのような転換を行った世界初のシステムでした。これは、これらの技術的なハードルを克服できることを示していますが、プロジェクトは大幅に遅延し、2006年のFIFAワールドカップに間に合うように運行するという目標は達成されず、ニュルンベルクで採用された自動化システムの国際的な受注も実現しませんでした。
自動運転列車を使用するシステムでは、安全性の向上と乗客の安心感確保のため、一般的に全高のプラットホームスクリーンドアまたは半高の自動プラットホームゲートが採用されているが、これは普遍的なものではなく、ニュルンベルクのようなネットワークでは採用されておらず、代わりに赤外線センサーを使用して線路上の障害物を検知している。逆に、運転士による手動運転を維持している路線でもPSDを使用しているものがあり、特にロンドンのジュビリー線延伸線が挙げられます。既に運行中のシステムにPSDを最初に導入したのは香港のMTRで、続いてシンガポールのMRTが導入しました。
大型列車に関しては、パリのメトロはほとんどの路線で運転士が運転していますが、1998年に開業した最新の14号線では自動運転列車を運行しています。古い1号線はその後2012年までに、4号線は2023年までに無人運転に切り替えられました。2003年に開業したシンガポールの北東MRT線は、世界初の完全自動運転の都市型地下鉄路線です。MTRディズニーランド・リゾート線も、南島線の列車と同様に自動運転です。
1980年代以降、路面電車は高速交通機関のいくつかの特徴を取り入れてきました。路面電車は専用の軌道を走行するため、混雑を回避できます。また、バスや自動車と同じ高さを走行します。一部の路面電車システムには、高架区間や地下区間があります。新設および改良された路面電車システムは、より高速で輸送能力が高く、特に小規模都市では高速交通機関の建設に代わる安価な選択肢となっています。[ 100 ]
プレメトロ設計とは、都心部には地下高速交通システムが建設され、郊外にはライトレールまたは路面電車システムのみが建設されることを意味します。逆に、他の都市では、郊外に完全な地下鉄を建設し、都心部では路面電車を運行することで、高額なトンネルの建設費用を節約することを選択しています。北米では、インターアーバンは、高速交通機関のような立体交差のない、路面を走る郊外路面電車として建設されました。プレメトロはまた、既存の路面電車を段階的に高速交通機関にアップグレードすることを可能にし、投資コストを時間的に分散させます。これらはドイツで最も一般的で、シュタットバーンという名前で呼ばれています。[ 77 ]
郊外通勤鉄道は、都市高速鉄道よりも運行頻度が低く、平均速度が高く、多くの場合、各村や町に 1 つの駅しか停車しない重軌道鉄道システムです。一部の都市の通勤鉄道システム (ドイツのS バーン、ジャカルタのKRL 通勤線、ムンバイ郊外鉄道、オーストラリアの郊外ネットワーク、デンマークのS-togなど) は、都市内の頻繁な大量輸送を提供する都市の高速鉄道システムの代替と見なされます。対照的に、一部の都市の主に都市型高速鉄道システム (ドバイ メトロ、上海メトロ、マドリード メトロのMetroSur 、台北メトロ、クアラルンプール高速鉄道など) は、郊外まで広がる路線を持っています。他のいくつかの都市または「準都市型」高速鉄道システム (広仏メトロ、ベイエリア高速鉄道、ロス テケス メトロ、ソウル地下鉄 7 号線など) は、2 つの核または複数の核を持つ集積地をカバーしています。
都市によっては、都市鉄道を2層構造にしているところもあります。都市高速鉄道システム（パリメトロ、ベルリンUバーン、ロンドン地下鉄、シドニーメトロ、東京地下鉄、ジャカルタMRT 、フィラデルフィア地下鉄など）と郊外鉄道システム（それぞれRER、Sバーン、クロスレール＆ロンドンオーバーグラウンド、シドニートレインズ、JRアーバンライン、KRL通勤線、リージョナルレールなど）です。こうしたシステムは、Sトレイン、郊外サービス、または（場合によっては）リージョナルレールなどと呼ばれています。郊外鉄道システムは専用の線路を持ち、同様の「高速鉄道のような」頻度で運行され、（多くの国では）国営鉄道会社によって運営されています。都市によっては、こうした郊外鉄道は都心部のトンネルを通り、同じまたは隣接するプラットフォームで高速鉄道システムに直接乗り換えることができます。[ 101 ] [ 102 ]
ロンドン地下鉄やロンドン・オーバーグラウンドのように、郊外交通システムと高速交通システムが一部区間で全く同じ線路を走っているケースもあります。カリフォルニア州のBART、連邦地区のMetrô-DF、ワシントンのメトロレールシステムは、この2つのシステムを組み合わせた例です。郊外では、路線は通勤鉄道のように機能し、駅間の間隔と距離が長くなっています。都心部では、駅の間隔が狭くなり、多くの路線が相互接続され、運行間隔は一般的な高速交通システムの間隔にまで短縮されます。
2018年3月現在 212の都市が高速交通システムを構築している。[ 103 ]資本コストは高く、コスト超過や便益不足のリスクも高いため、通常は公的資金が必要となる。高速交通は、多くの高速道路を備えた広範な道路交通システムの代替案と見なされることがある。[ 104 ]高速交通システムは、土地利用が少なく、環境への影響が少なく、コストが低い状態で、より高い輸送能力を可能にする。[ 105 ] [ 6 ] 2023年の研究では、高速交通システムがCO2排出量の大幅な削減につながることがわかった。[ 106 ]
都市中心部の高架または地下交通システムは、高価な土地を占有することなく人々の輸送を可能にし、物理的な障壁なしに都市がコンパクトに発展することを可能にする。高速道路はしばしば近隣の住宅地の価値を下げるが、高速交通駅に近いことは商業および住宅の成長を促し、大規模な交通指向型開発のオフィスおよび住宅ブロックが建設されることが多い。[ 104 ] [ 107 ]また、効率的な交通システムは、大都市の人口密度の増加によって引き起こされる経済的福祉の損失を減らすことができる。 [ 108 ]
高速交通システムは固定費が高い。ほとんどのシステムは、地方自治体、交通局、または中央政府のいずれかによって公有されている。設備投資は、乗客運賃ではなく税金によって部分的または完全に賄われることが多いが、道路整備のための資金と競合することが多い。交通システムは、所有者自身、または公共サービス義務を負う民間企業によって運営される。システムの所有者は、接続するバスや鉄道システムも所有している場合が多く、また、地域の交通協会に加盟している場合もあり、これにより、交通機関間の無料乗り換えが可能となる。ほぼすべての交通システムは赤字で運営されており、費用を賄うために運賃収入、広告収入、および政府からの資金援助が必要となる。
運賃回収率（チケット収入と運営費の比率）は、運営上の収益性を評価するためによく使用され、香港のMTR Corporation [ 109 ]や台北[ 110 ]などの一部のシステムでは、100%をはるかに超える回収率を達成しています。これは、システムの建設にかかった多額の資本コスト（多くの場合、低利融資[ 111 ]で資金調達され、そのサービス費用は収益性の計算から除外されている）と、不動産ポートフォリオからの収入などの付随収入の両方を無視しています。 [ 109 ]特に香港のシステムなど、一部のシステムの拡張は、拡張によってその地域にもたらされた新しいアクセスによって価値が上昇した土地の売却によって部分的に資金調達されています[ 76 ]。これは、価値捕捉として知られるプロセスです。
都市の土地利用計画政策は、特に低密度地域では大量輸送が実現不可能なため、高速交通システムの成功に不可欠です。交通計画担当者は、高速鉄道サービスを支えるためには、1エーカーあたり12戸の住宅密度が必要であると推定しています。[ 112 ]
現在、デリーメトロ鉄道公社は、デリーと首都圏にまたがる約395km、289駅の12路線の地下鉄を運営している。
{{cite web}}:欠落または空欄|title=(ヘルプ)Il sito del Daily Telegraph di Londra dedica un report photografico alle stazioni della metro più affascinanti d'Europa.トレド・ディ・ナポリ、4月12日の就任式。[ロンドンのデイリー・テレグラフ紙のウェブサイトには、ヨーロッパの最も魅力的な地下鉄駅に関する写真レポートが掲載されています。選ばれた22駅の中で、最も美しい駅の称号は、4月12日に開通したナポリのトレド駅に贈られた。