城市軌道交通線路是列車所行駛的軌道式通道，按其空間設置，有地下、地麵和高架三種形式。上部建築沿用傳統鐵路方式，由鋼軌、軌枕和聯結零件等組成。線路下部基礎由路基、道床等組成，現多采用整體道床結構。跨座式單軌鐵路的車體重心在軌道梁的上方，運行時車體跨坐在軌道梁上。
1.1.1城市軌道線路的平麵和縱斷麵
1.1.1.1城市軌道線路的平麵
軌道交通線路中心線在水平麵上的投影稱為線路平麵。它表明線路的直、曲變化狀態。線路中心線是兩根鋼軌間距的中心連線，而單軌交通為軌道梁的中心線。
線路平麵由直線、圓曲線以及連接直線與圓曲線的緩和曲線組成。為了使城市軌道線路平麵圓順且符合運營要求，設計時需要遵循一定的技術要求。線路平麵設計的主要技術要素包括：最小圓曲線半徑，緩和曲線線形和長度，最小夾直線長度和最小圓曲線長度等。
1.曲線
線路在轉向處所設的曲線通常為圓曲線。其半徑的大小，反映了曲線彎曲度的大小。圓曲線半徑越小，彎曲度越大。曲線半徑宜按標準半徑從大到小合理選用。實際工作中，最大半徑一般很少超過3000m；由於400m以下的小半徑曲線具有限製車速，養護比較困難，鋼軌側麵磨耗嚴重和噪聲大等缺點，所以小半徑圓曲線應盡量少用。
城市軌道交通係統根據其運行特征及車輛性能等要素選擇一個統一適合的Rmin值，便於設計與施工。正線Rmin常用300m，困難地段不小於250m；聯絡線Rmin常用150m，車輛段根據作業情況及布局需要，Rmin還可適當取較小的值（最小的R值僅有100m左右）。單軌鐵路（跨坐式）正線Rmin為60m；其他Rmin為30m。我國軌道交通正線設計中，最小曲線半徑標準為：A型車300~350m，B型車250~300m。
城市軌道交通線路設計對於最小圓曲線長度也有要求。我國地鐵設計規範規定，正線及輔助線的圓曲線的最小長度，A型車不得小於25m，B型車不得小於20m，在困難情況下不得小於車輛的全軸距。
2.緩和曲線
圓曲線與直線相連時需要設置緩和曲線，實現平麵曲率的漸變及外軌超高的漸變。緩和曲線的技術要素有線形及長度兩項，一般城市軌道交通的緩和曲線長不少於20m。
城市軌道交通列車速度通常隻有70~120km/h，緩和曲線線形一般采用三次拋物線，長度則根據圓曲線半徑及列車行車速度不同而變化。
3.夾直線
兩相鄰曲線轉向相同，稱為同向曲線；轉向相反則稱為反向曲線。線路上兩條相鄰的曲線不應該直接相連，而應在兩條相鄰的曲線間設置一定長度的直線，以保證列車運行的平穩，這條直線稱為夾直線。
我國地鐵設計規範規定：正線及輔助線上相鄰曲線的夾直線長度（不含超高順坡及軌距遞減段的長度），A型車不宜小於25m，B型車不易小於20m，在特殊情況下不得小於一個車輛的全軸距；車場線上的夾直線長度不得小於3m。
4.曲線附加阻力
列車在通過曲線段時，除了要克服基本阻力外，還需克服曲線附加阻力。曲線阻力與曲線半徑成反比，即曲線半徑越大，曲線阻力越小，對運行有利；但曲線半徑越小，線路適應地形，避讓障礙物的能力越強。
5.其他
①道岔應設置在直線上。在困難情況下，道岔也可設在曲線上，但道岔端部至曲線端部的距離不宜小於5m，車場線可減少到3m。道岔宜靠近車站位置，但道岔基本軌端部至車站站台端部的距離不小於5m。
②不同號數道岔的導曲線半徑和長度也不同，會影響線路線間距和線路長度。正線和輔助線上位保證必要的側向過岔速度，宜采用9號道岔；車場線因過岔速度要求低，可采用不大於7號的道岔，以縮短線路長度，節省造價。設置交叉渡線兩平行線的線間距宜按規定采用：12號道岔采用5.0m；9號道岔采用4.6m或5.0m，6號、7號道岔采用4.5m或5.0m。
③城市軌道交通線路不宜采用複曲線。在困難地段，有充分技術依據時可采用複曲線。當兩圓曲線的曲率差大於1/2500時，應設置中間緩和曲線，其長度根據計算確定，在特殊情況下不得小於20m。
④折返線的有效長度，宜為遠期列車長度加40m（不含車檔長度）。
6.線路平麵圖
用一定的比例尺（1∶2000或1∶1000）和規定的符號，把線路中心線及兩麵的地形、地物投影到水平麵上繪出的圖。在線路平麵圖上，應標明線路裏程和百米標以及曲線要素及起、終點裏程。
1.1.1.2城市軌道線路的縱斷麵
線路中心線在垂直平麵上的投影稱為線路縱斷麵（以單軌鐵路以軌道梁中心線為準），它表明線路的坡度變化。線路縱斷麵由平道、坡道及設在變坡點處的豎曲線的組成。
1.坡道
坡道的特征用坡段長度和坡度值來表示。
（1）坡段長度
兩個坡段的連接點即坡度變化點，稱為變坡點。一個坡段兩端變坡點之間的水平距離稱為坡段長度。如果坡段長度小於列車長度，那麼列車就會同時跨越2個或2個以上的變坡點，各個變坡點所產生的附加應力和局部加速度會因疊加而加劇，影響列車的平穩運行和旅客的舒適度。因此，線路坡段長度不宜小於遠期列車計算長度。按每節車19.11m計算，當列車編組為8節車廂時，約為150m；當列車編組為6節車廂時，約為115m；當列車編組為4節車廂時，約為75m。
（2）坡度
坡度是一段坡道兩端點的高差H與水平距離L之比，用i‰表示。
i‰=H／L=tanα
式中，α代表坡道夾角；H代表坡道高差（m）；L代表坡道水平距離（m）。
2.豎曲線
在線路縱斷麵上，若各坡段直接相連則形成一條折線，列車通過變坡點時，產出的車輛振動和局部豎向加速度增大，乘客舒適度降低；車輛處在最不利位置時，可能導致車輪脫軌或相鄰車輛脫鉤，影響行車安全。在變坡點用豎曲線把折線斷麵平順地連接起來，以保證行車安全、平順和乘客乘坐的舒適度。
（1）豎曲線設置規定
①當兩相鄰坡段的坡度代數差≥2‰時，應在變坡點處設置圓曲線型的豎曲線連接。
②車站站台計算長度內和道岔範圍內不得設置豎曲線，豎曲線離開道岔端部的距離不應小於5m。
③碎石道床線路豎曲線不得與平麵緩和曲線重疊；不設平麵緩和曲線時，豎曲線不得與超高順坡重疊，否則立麵軌頂超高順坡與平麵緩和曲線率漸變將形成複雜的空間曲線，施工中很難做成設計形狀，運營中碎石道床也難以維持。
（2）豎曲線半徑
豎曲線半徑大小與速度有關，速度愈高，要求半徑愈大。
車站站台和道岔範圍不得設豎曲線，豎曲線離開道岔端部距離不應小於5m。渡線應設在5‰以內的坡度上，而且豎曲線不應伸入道岔範圍之內。豎曲線起點至道岔基本軌起點的距離和距離轍叉跟端以外短軌端點的距離，均不應小於5m。
3.坡道阻力（Wi）
坡道阻力是列車通過坡道時因坡度產生的附加阻力。
車輛在坡道上運行，重力分解為對軌道的正壓力F1與沿坡道的下滑力F2兩個分力，F2為坡道的坡度引起的坡道附加阻力Wi，上坡時，Wi為正值；下坡時，Wi為負值。當α很小時，有sinα≈tanα，並取g=10m/s2，因此：
Wi=Qsinα≈Qtanα（k）=Q×i（N）
其中，Wi代表坡道附加阻力kN；
Q代表車輛重力kN；i代表坡度。
單位坡度阻力為坡道附加阻力與列車重量之比，用ωi表示。
ωi=Wi／Q=Q×i／Q=i（N／kN）
因此，ωi與i成正比，即i越大，ωi越大，對列車運行速度製約越大。
城市軌道交通線路的坡度的取值規定如下：
①正線的最大坡度一般不宜大於30‰，困難地段可達35‰，聯絡線、出入線的最大坡度不宜大於40‰（均不考慮各種坡度折減值）。新型的線性電機車允許的正線設計最大坡度可達到60‰。
②車站坡度。地下車站站台計算長度段線路坡度宜采用2‰，以防止車輛溜動，也便於站內線路排水；困難條件下不大於3‰。地麵和高架橋上的車站宜設在平道上，以利於列車在車站停車平穩；困難地段不大於3‰，便於停車和啟動。車場線宜設在平道上，困難時庫外線不大於1.5‰，以防止溜車。
③道岔宜設在不大於5‰的坡道上，困難地段不大於10‰。
④折返線和停車線宜布置在麵向車擋的下坡道上，隧道內的坡道宜為2‰，地麵和高架線上的折返線、停車線，其坡度不宜大於1.5‰，以防止溜車，確保停車安全，同時又保證必要的最小排水坡度。
4.城市軌道線路的合理縱斷麵
城市軌道交通由於部分線路設在地下隧道或設置在高架結構上，又因車站和區間的埋深和高差不盡相同，在設計地下隧道線路縱斷麵時，須注意保持合理的縱斷麵。
5.線路縱斷麵圖
將線路中心線展直後用一定比例尺投影到垂直斷麵上，並標明各項有關資料的圖，稱為線路縱斷麵圖。起伏較大的折線為地麵線。此外還標有隧道、橋梁的長度及中心裏程等資料。圖中下部標有各變坡點的路肩設計高程，設計坡度和坡段長度，用公裏標和百米標標明線路各坡段的位置。並附上線路平麵的有關資料，以便與縱斷麵相對照，看清線路的平、縱斷麵全貌。
1.1.2城市軌道線路係統的組成
城市軌道交通線路由軌道結構及支撐它的路基、涵洞或橋梁、隧道等建築物組成。
1.1.2.1城市軌道交通線路的分類
城市軌道交通的線路包括正線、輔助線和車場線。
1.正線
正線是指供載客列車運行的線路，包括區間正線、支線、車站正線及站線。
2.輔助線
輔助線為空載列車提供折返、停放、檢查、轉線及出入段作業所需的線路。包括折返線、臨時停車線、渡線、車輛段出入線和聯絡線等。
（1）折返線
城市軌道交通線路比較長，可組織區段運行。根據列車運行交路的要求，在端點站與中間車站或中間站與中間站之間進行列車折返。在這些提供折返作業的中間站上，需要為列車設置折返線。折返線布置方式一般分為站前、站後折返兩種。常見折返線布置形式有：
①環形折返線，俗稱燈泡線。
環形折返線實際上是將端點折返作業轉化為沿一個環形單線區段運行的作業，實質上取消了折返過程，變為區間運行，有利於列車運行速度的發揮，消除了因折返作業形成的線路通過能力限製條件，是一種對提高運營效率有利的折返方法。