从北京三元桥站驶出的轻轨
世界上第一条地铁诞生于英国伦敦。19世纪50年代，伦敦的工业快速发展，人口急剧增长，城市范围迅速扩大，城市交通需求猛增。当时伦敦有多条铁路向英国各个方向辐射，这些铁路基本是沿地面铺设的，与城市道路多处交叉，造成城市交通秩序混乱，交通效率低下。如何改善城市交通，成为从普通市民到政府官员普遍关心的问题。于是，英国政府号召社会各界献计献策。有人提出，把铁路架高，减少对城市交通的干扰；有人提出，利用已有的地面铁路为城市客运服务，为此需要缩短车站间距、改进铁路车厢等，以此适应城市客运要求。而英国律师皮尔逊则提议在地下修建专用于城市交通的铁路线，称为“地下铁道”。后来这一建议得到实施，1856年，伦敦地铁开始修建，并于1863年正式投入运营，这就是世界上的第一条地铁。
城市轻轨列车
轻轨的起源则与地面运行的有轨电车相关。有轨电车是在城市地面轨道上行驶的公共汽车，这种车于1890年前后投入使用，今天在旧金山、墨尔本、布达佩斯、大连、长春等地仍能看到它们的身影。由于当时地铁线路很少，城市交通主要依靠马车，地面运行的有轨电车因其速度较快、建设成本较低等优点，在世界范围内被广泛应用。然而，1920年以后，欧美国家出现了小汽车家庭化的热潮，不断增加的小汽车用户群体导致城市道路交通拥挤，同时有轨电车的满载率大大降低，欧美许多城市开始大量拆除有轨电车。
不过，当发达国家的家家户户都有了小汽车之后，城市交通出现了两大问题：一是交通拥堵，在上下班时段城市道路的车速很低；二是环境污染，大量的汽车尾气导致城市区域大气质量恶化。20世纪70年代初的全球石油危机更使人们深刻认识到，大力发展公共交通才是解决城市交通问题的根本出路。此后，欧美等发达国家开始重视传统有轨电车的升级换代。各国的改造方式各不相同，有的改善有轨电车车辆，有的改善其行驶路权专用程度（如交叉口立交化、轨道与机动车道分离等），有的改善信号优先顺序，它们的最终目标都是一致的，即提高老式有轨电车的运能及运营速度。在此背景下，形成了多种多样的在高架上运行的轻轨车及轻轨交通线。1978年3月，国际公共交通联合会在比利时布鲁塞尔召开会议，统一把这些经过现代科技改造升级后发展出来的有轨电车系统称为轻轨（LRT）。
地铁驾驶室
轻轨与地铁之所以能够提供快捷交通服务，关键在于它们分别在高架和地底运行，消除了与城市道路的交叉道口，这是地铁与轻轨的共同点。不过，“地铁”与“轻轨”共同投入使用后，单从铁路与地面的位置关系就无法将“地铁”和“轻轨”区别开来了。如果一条铁路既有地下线路又有高架线路，还有地面线路，那它到底是“地铁”还是“轻轨”呢？巴黎人认识到了这个问题，他们于1900年首条地铁运营时把地铁系统统一命名为“Metro”，涵义为“大运能交通”或“大容量交通”。中国地铁则根据线路运能来判断：单向断面客运能力达到3万人/时的城市轨道交通系统称为“地铁”，单向断面客运能力在1万～3万人/时的城市轨道交通系统称为“轻轨”。断面客运能力与列车容量大小、最小发车间隔等因素有关。
世界上第一条地铁线路于1863年1月10日在伦敦通车运营，当时电力机车尚未发明，所以即使是地下铁路也只能采用蒸汽机车牵引。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距离便留有和地面相通的通风槽。19世纪末期，连接伦敦市中心与南部地区的地下铁路开始采用电力机车牵引，早期在伦敦市内开通的地下铁路亦于1905年全部实现电气化。
法国巴黎的地铁6号线
20世纪的前25年是世界地铁建设史上的第一个高潮期。截至第二次世界大战前的1935年，欧美有近20个城市建设了地铁，总里程约1400 千米。20世纪70年代能源危机之后，世界地铁建设进入了第二个高潮期，截至2005年底，除中国之外的世界108个城市拥有近7000千米的地铁网里程。
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