この項目では、列車の乗り入れについて説明しています。新幹線と在来線間の直通運転については「新在直通運転」をご覧ください。
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出典検索?: "直通運転" ? ニュース ・ 書籍 ・ スカラー ・ CiNii ・ J-STAGE ・ NDL ・ dlib.jp ・ ジャパンサーチ ・ TWL（2012年8月）
JR東日本の路線へ直通運転する東武鉄道「100系特急電車スペーシア」（右）阪神電気鉄道尼崎駅での3社の鉄道車両が並ぶ光景。左から山陽5000系、近鉄9020系、阪神8000系が並んでいる。

鉄道における直通運転（ちょくつううんてん）とは、複数の路線・区間や鉄道事業者にまたがって旅客列車を運転することである。列車の乗り入れと表現されることもある。英語ではtrackage rightsまたはthrough serviceと表現する。
概要

日本では、大都市の地下鉄が郊外への私鉄路線と直通運転するものや、JR・国鉄から経営分離された第三セクターがJRと直通運転するものなどが代表的である。その形態は一様でなく、事実上一体的に運行されているが運営事業者が異なるために直通運転と表現されるもの[注 1] から、特急などの限られた列車のみが乗り入れているものまでさまざまである。

ヨーロッパやアジアにおいては複数の国にまたがって国際列車が運行されている。一方で、日本で見られるような地下鉄と郊外鉄道との直通運転は行われていない都市も多く、あるいは地下鉄と郊外鉄道が一体的に運営されている例もある。

貨物列車に対して使われることもあるが、貨物列車は通常複数の路線にまたがって広域的に運行されることから、旅客列車の場合と比較すると一般的な用法ではない。なお、1960年代までの車扱貨物による鉄道貨物輸送が主流の時代、私鉄が所有する貨車が国鉄の貨物列車に連結されて、国鉄線上を運行したケースも多く、「直通貨車」と呼ばれた[1]。→貨車#所有者別の分類を参照

同一路線内であっても、通常乗り換えが必要な区間を通して運転することを指して使われる例もある。

日本においては、ほとんどの鉄道事業者が施設・車両の保有と列車の運行の両方を担っていることから、事業者間の直通運転で用いられる車両を保有する事業者の違いを区別して表現することがあり、相互の事業者の車両を用いるものを相互乗り入れ（相互直通運転、双方向直通運転）、片方の事業者の車両が一方的に他方の事業者の路線へ乗り入れて運行するもの、自社の路線の車両は乗り入れないが、他社の車両が自社の路線に乗り入れることを片乗り入れ（片方向直通運転、一方向直通運転）という。また、3事業者以上の鉄道事業者が直通運転を実施するものの、例えば事業者A・事業者B・事業者Cの3事業者による直通運転で、事業者Aと事業者Cの所有車両を使用せずに事業者Bの所有車両のみの乗り入れをする場合は、事業者Aと事業者C間では相互乗り入れや片乗り入れにはならないことから、この場合は変則乗り入れ（変則直通運転、変則的直通運転）とも称す。なお、3事業者以上の鉄道事業者が直通運転に絡む場合は、相互乗り入れと片乗り入れ、また場合によっては変則乗り入れとを組み合わせる事例もあり、日本の首都圏での実施例を挙げると、京成電鉄では都営地下鉄浅草線や京急、芝山鉄道および北総鉄道との間では相互乗り入れの形態であるが、新京成電鉄とは片乗り入れとなっている。また、相鉄ではJR東日本と東急との間では相互乗り入れであるが、都営地下鉄三田線や東京メトロ南北線・副都心線および埼玉高速鉄道とは、当面の間は自社車両のみの片乗り入れとなっている。また、東武東上本線との直通運転を実施するが、相鉄と東武との間では両者車両の相互および東京メトロの車両による直通は実施されず、その間にある東急の車両のみが両路線間を跨って運転する変則乗り入れの状態である。
効果

例として2013年3月16日に開始された東急東横線・東京メトロ副都心線の直通運転を挙げる。この直通運転では、従前より行われていた直通運転とあわせ、横浜高速鉄道みなとみらい線・東武東上線・西武有楽町線・西武池袋線の各線が結ばれた。東武東上線沿線の川越市を訪れた観光客は630万人を超え、これは川越を舞台にしたNHKの連続テレビ小説「つばさ」が放送された2009年を上回る過去最高のものである。川越市の観光課によると、2013年4月から12月は神奈川県からの観光客が全体の約13%を占め、前年比で約6ポイント増えたという。一方で横浜市への観光客も増加し、横浜高速鉄道によると、2013年4月から2014年2月までのみなとみらい線内の6駅の利用者数は前年比で約9.4%増加の約6370万人となり、沿線に大型商業施設を抱えるみなとみらい駅は約20%、元町・中華街駅は約7.6%増加した。みなとみらい線沿線のホテル宿泊者や横浜駅周辺の百貨店利用者も増加した。これに加え、沿線の私立学校の受験者の増加や、比較的割安だった東上線沿線の不動産価格の上昇も伴い、埼玉西部や神奈川で沿線の商業面にプラスの効果を生み出した[2]。
直通運転の要件

直通運転にあたっては、単に線路を接続させるだけでなく、地上設備や車両などの規格の統一や、運転業務・営業の取り扱いにおける事業者間の取り決めが必要となる。
地上設備

直通運転にあたっては、実施する両路線の軌間や電化方式などの規格を揃えるのが通常である。しかし、現に営業している路線においてこれらを変更するには多大なコストがかかるため、車両の側で複数の方式に対応できるようにすることで、地上設備の大規模な改修を避ける例も多く見られる。

直通運転を実施する路線の軌間が異なる場合は、軌間をどちらか一方に合わせて改軌する（京成電鉄など）か、両方の車両が走行できるように三線軌化（小田急箱根鉄道線など）が行われる。車両側で対応する例としては、スペイン・フランス国境のタルゴのように軌間可変車両を導入したり、中国とロシア・モンゴルの国境のように台車の交換により直通を実施するものがある。この場合、接続部にはそのための地上設備が設けられる。

電化方式が異なる場合には、電化方式を一方に合わせて変更するか、複数の異なる電化方式でも走行できる設備を備えた車両（複電圧車や交流直流両用車両等）を導入して対応する。また、非電化区間へは電車はそのままでは乗り入れられないが、電車を機関車で牽引することによって直通運転を実施する例がある。この場合、車内照明や空調等のサービス電源をまかなうため、発電機の搭載や電源車の連結が行われる。

また、直通運転する区間では案内表示の交換・新設がなされるほか、直通路線間の接続駅では、線路配線や信号設備の変更、ホームの新設などが行われる。直通運転により乗り入れてくる車両の規格に対応させるために路線全体の地上設備（直々セクションの設置など）を改修する場合もある。運用の変更に伴い車両基地の改修・新設・移転などを実施する場合もある。
車両

直通運転に使用される車両は、乗り入れ先路線の設備や運行形態に対応したものが必要である。具体的には、車両限界の要請による車両の大きさや、扉の数や位置、加減速度や最高速度など車両の性能などが挙げられるほか、軌間や電化方式の違いを車両側で対応するための装置などもある。また、当該の事業者間の取り決めにより、車両の操作方法[注 2] など、これら以外のさまざまな点についても一定の定めを設ける[注 3]。

しかし、車両規格については相手の路線へ乗り入れられることが最低限の条件であって、完全な統一が必須というわけではなく、異なる車両規格で相互乗り入れを行うこともあり、日本では阪神電気鉄道と近畿日本鉄道との間、福井鉄道とえちぜん鉄道との間、他路線を介して乗り入れする例としては東京急行電鉄(東急電鉄)東横線と東京メトロ日比谷線を介して東武鉄道伊勢崎線との間(東急東横線は当時18m級車両、東武伊勢崎線は20m級車両での運行、東横線の20m級車両は1969年の東急8000系が最初)での事例が挙げられる。ただし、東横線と日比谷線との直通運転は2013年3月15日を以て終了している[3]。

また、信号方式や保安装置（ATS・ATC等）、列車無線の通信方式などが異なる場合、すべての事業者に対応できるよう同じ機能を異なる方式で複数搭載する必要が発生する。