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在1950年代末期中国与苏联的关系恶化后,中国开始规划在北京、沈阳、上海三座重要城市修建地铁,以作为平战结合的战备防御手段。北京地铁首先开工,一期工程于1965年7月1日开工建设,其线路沿长安街与北京城墙南缘自西向东贯穿北京市区,连接西山的卫戍部队驻地和北京站,采用明挖填埋法施工。全长23.6公里,设17座车站和一座车辆段(古城车辆段),1969年10月1日建成通车。根据预计,北京地铁在战时可以每天运送5个陆军整编师的兵力自西山运至北京市区。
由于属于战备工程,北京地铁在通车后很长时间内不对公众开放,需凭介绍信参观及乘坐。1971年1月15日公主坟至北京站段开始试运行,1971年8月5日延长为玉泉路至北京站,1971年11月7日延长为古城路至北京站,1973年4月23日延长为苹果园至北京站。北京地铁二期工程始于1969年,其线路沿北京内城城墙自建国门至复兴门,呈倒U字型,设12座车站及太平湖车辆段,线路长度为17.2公里。1981年9月15日,北京地铁正式对外运营。
北京地铁复八线于1992年6月24日开工建设,1999年9月28日通车试运营,2000年6月28日与一线全线贯通。
到2007年,北京地铁已开通的线路包括1号线、2号线、13号线、八通线和5号线,运营线路总里程142公里,共有93座运营车站。其中,1号线全长31.04公里,23座运营车站;2号线全长23.61公里,18座运营车站;13号线全长40.85公里,16座运营车站;八通线全长18.9公里,13座运营车站;5号线全长27.6公里,23座运营车站。北京地铁目前日客运量150万人次左右。
2008年7月19日,在北京奥运会召开前夕,北京地铁10号线一期、奥运支线(北京地铁8号线一期)和机场线三条轨道新线正式通车。至此,北京轨道交通运营里程将达到200公里,运营线路将达到8条,北京轨道交通的网络效应已经初步显现。
北京地铁实行了全程2元票制,成为国内票价最低的城市轨道交通系统。其中机场线单独计费,单程25元。