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高雄市区铁路地下化计划（简称高雄铁路地下化）为台湾铁路股份有限公司台铁捷运化暨台铁立体化改建计划，也是中华民国政府继台北铁路地下化之后所兴建的第二座地下铁路，实际上共分为“高雄计划”、“左营计划”、“凤山计划”三阶段。本工程范围北起自高雄市左营区新左营车站南方、南达高雄市凤山区大智陆桥前方、未包含大智桥，施工路段总长度约15.37公里，总经费新台币998.69亿元[1]，2009年6月26日动工兴建；原定2018年8月通车，但因凤山车站土地征收争议及安全检查未完成而延宕，第一阶段已于2018年10月14日切换通车[2]，第二阶段工程则预计2025年完工[3]。
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 | 本文或本章节是关于高雄市施工中或已进行细部计划的建设。 |  |
有鉴于台北铁路地下化专案工程完工全面通车后，对于促进都市整体发展、改善市区交通延滞等均有显著效益，普获各界肯定及支持。因此高雄都会区民众、民意代表及各层级单位对于高雄地区铁路地下化之推动期望甚高，行政院于1996年1月19日核定本计划。
左营地区铁路地下化工程源自于1996年6月交通部运输研究所《高雄都会铁路地下化可行性研究暨先期规划报告》，并奉行政院核定。铁工局依指示自1998年起进行“高雄计划”规划作业，并于1999年11月完成，整体计划规模经费1,159.34亿元。行政院经济建设委员会于2000年3月及9月邀集相关单位召开会议审议，主要审议结论：鉴于中央政府财政困难，为利高雄计划执行，请在经费节省原则下，就综合规划工程内容、施作范围、期程等重新检讨报核。交通部铁路改建工程局依指示重新检讨计划，将全案区分为“执行计划”及“后续计划”办理。左营地区铁路地下化则列入后续计划另案报核。因时任立法委员黄昭顺及地方民意强烈要求左营地区铁路地下化，依据2006年10月29日“台铁捷运化－高雄市区铁路地下化计划”（以下简称“高雄计划”）开工典礼，时任行政院院长苏贞昌裁示及交通部于2007年3月23日再次指示铁工局办理左营地区铁路地下化综合规划。2009年1月12日经建会第1349次委员会议通过“高雄市区铁路地下化延伸左营计划”案，获行政院于2009年2月16日正式核定。
因应凤山地区铁路除外于高雄市铁路地下化计划，为期快速有效解决凤山车站区域交通困境及都市发展，铁工局奉示办理“凤山地区铁路立体化方案研究”。可行性研究结果后，经行政院同意凤山地区铁路立体化采用地下化方式办理后续综合规划，且本计划可视为高雄计划之延伸计划，并奉行政院核定。由于前揭三计划存有路线规划、预算经费及进度控管之资源整合执行需求，为利整体管考、工程执行及经费有效运用，经报请行政院建议将左营及凤山计划整并纳入高雄计划，并将名称修正为“高雄市区铁路地下化计划（含左营及凤山）”，经陈报行政院于2017年12月14日同意办理。
铁路地下化后原有的地面桥梁、地下道等即失去功能，施工中便照计划逐步清拆，往南到北所涉清拆者有维新陆桥、青年钢便桥、自强陆桥、大顺陆桥、民族陆桥(仅机车道)、中博高架桥、自立陆桥、中华地下道、九如桥、青海陆桥、左营高架桥、左营地下道。
穿越车站下方、连接北侧博爱路及南侧中山路的中博地下道，1987年竣工。后来因抵触地下化站体工程空间，于2002年停用，地下隧道部分拆除回填以供车站施工使用。穿越车站的南北车流由2003年完工、位于大致相同位置的中博临时高架桥替代。自1999年开始研究高雄市区铁路地下化计划南北交通方案起，曾有恢复中博地下道的计划，由新高雄车站地下化站体地下二层转运层两旁通过车站；2006年行政院通过铁路地下化计划预算时，新中博地下道改设于地下一层；2009年高雄市政府修改计划，将转运层改设地下三层，新中博地下道也随之移动；但设新中博地下道于地下三层会造成南北引道过长，原有南北引道无法沿用，长地下道对通风要求也变高，另需要在已营运的高雄捷运红线旁施工，于是2011年5月高雄市政府决定取消恢复中博地下道的计划，改以平面道路通过站区连接博爱路和中山路[23]。
因地下化站房不再有明显的前后站之分，所有新建及改建车站月台编号均改为往屏东南下山侧月台为“第一月台”，往台北北上海侧月台为“第二月台”。
因新建多座通勤车站，故无设立任何紧急停靠站。
| 车站名称 | 站等 | 营运里程 | 工程内容 | 交会路线 | 所在地 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 纵贯线 基隆起 |
屏东线 高雄起 | ||||||
| 地下化工程起点：纵贯线 K391+470 | |||||||
| 左营（旧城） | 简易 | K398+019 |
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左营区 | 高雄市 | ||
| 内惟 | 简易 | K399+134 |
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鼓山区 | |||
| 美术馆 | 乙种简易 | K400+830 |
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 高雄捷运 环状轻轨：台铁美术馆站（共站转乘）
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| 鼓山 | 简易 | K402+013 |
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高雄捷运 环状轻轨：鼓山站（共站转乘）
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| 三块厝 | 简易 | K403+685 | 三民区 | ||||
| 高雄 | 特等 | K404+649 | K3+650 |
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高雄捷运 红线：高雄车站
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| 民族 | 简易 | K4+998 |
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高雄捷运 黄线：民族站
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| 科工馆[5] | 简易 | K6+002 | 高雄捷运 环状轻轨：科工馆站（共站转乘）
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| 正义 | 简易 | K7+801 | 高雄捷运 黄线：正义站
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苓雅区 | |||
| 凤山 | 二等 | K9+199 |
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凤山区 | |||
| 地下化工程终点：屏东线 K10+740 | |||||||
由于高雄车站为使乘客能适应地下化切换，故切换方式提供四个月的缓冲期，分五阶段。
2018年10月14日起，仅将月台、售票处、大厅等设施移至新站内营运。原临时前站及前站至第3月台间天桥封闭，改由临时前站，临时捷运站间之风雨走廊进入新站。后站出入口仍使用原有站房及后站至第3月台天桥，第3月台B侧以及,4,5月台封闭。于原第3月台A侧，拆除围篱后进入新站，原临时前站全面停用开始拆除，后站台铁相关设施拆除。
2019年2月16日起：
2021年3月8日06:00起：
2022年10月29日12:00起：
2023年8月19日22:00起至8月20日23:00：
新高雄车站于2025年正式全面完工。
由于凤山车站站前道路（曹公路及文衡路）必须打通，故将新站体设于旧站东侧，必须拆迁多户民宅，且居民多户皆反对迫迁，而导致计划延至2018年8月（原定2017年11月）。
2018年6月1日铁工局向交通部报告，高雄计划需延后通车，主因赶工不力及机电工程除错花了许多时间；左营车站、高雄车站、正义车站，凤山车站未通过消防安全检查，内惟车站未实施消检、左营车站、车站台电尚未送电、8个站无障碍设施还需加强，仅三块厝车站，科工馆车站完工验收。原本预期5月底能完工事项，预期7月底才能可完工，完工后还需经过自行检查、与台铁进行联合检查、报请交通部履勘等，加上改善所需时间，于2018年10月14日已通车[39]。
高雄铁路地下化中的凤山计划是2012年马英九政府订定“铁路立体化建设及周边土地开发计划申请与审查作业要点”首个试办的计划，除了制度化铁路立体化中央政府与地方政府经费分担比例外，与之前最大的不同为开始将完工后的租税增额融资 (TIF) 和 大众运输导向型发展 (TOD) 收入也纳入自偿率计算，虽提高自偿率使得计划更容易通过，但也增加地方的出资比例[40][41]。这造成凤山计划高雄市政府分摊比例从左营至高雄段的25%，提高至55%，从27亿元增加到约97亿元，比中央政府负担的80亿元还多17亿元。
地方经费的增加引起高雄市政府不满，新财务计划颠覆了以往如台北铁路地下化专案，中央政府与地方政府所需分摊的工程经费比例，高雄市政府希望中央政府能够维持专案补助到原来的75%[42][40]。
由于“铁路立体化建设及周边土地开发计划申请与审查作业要点”，导致铁路地下化出口碍于经费因素，只能设在凤山区大智桥正西方不远处，其意味着高雄铁路地下化完工后不但大智桥必须保留之外，火车于住宅密集区（凤山区北门里）开出伴随的隧道回音将影响周边居民日常生活[43][44][45]。
根据凤山区北门里里长谢秀霞表示，北门里长期饱受火车噪音困扰，好不容易等到铁路地下化，也忍受工程施产生的全天候噪音，没想到铁路地下化工程的引道段出口竟然又落在里内透天厝、大楼林立的住宅区，里长请求将铁路地下化延伸至大智陆桥东侧，不然里民们也只能抗争到底[46][45]。至2019年2月20日，民主进步党党籍立法委员林岱桦和高雄市议员张汉忠邀集交通部铁道局办理会勘，表达大寮区地方居民也希望铁路地下化，并全力争取延伸至大寮区[47]。一方面铁道局允诺正在加速赶工搭建隔音墙，并已于2019年4月完工[47]。
地下化区间的8个通勤车站除了美术馆车站为2岛4线配置可供列车待避之外，其余7站均仅为2侧2线配置，并未设置独立的通过线，且路线也未因应通勤车站的设置而进行3线化甚至4线化，无法达成缓急分离，城际列车与区间车需共用同一轨道，造成列车增班不足，通勤车站的列车班次班距长达40分钟[48]。
第二阶段将出入口动线移至东侧，前站由展示馆及国光客运之间之南华路风雨走廊进入，而南华路在建国二路以东之路段禁止机车进入，引起部分机车用路人及机车路权团体不满。
| 计划 | 工程名称 | 实际进度 （％） | |
|---|---|---|---|
| 交通部铁道局 | 高雄计划 | ACL212高雄车站段地下化（明挖覆盖） | 90.41% |
| ACL212-1高雄车站天棚（拱顶桁架）工程 | 97.05% | ||
| A421标凤山车站暨开发大楼新建工程 | 99.73% | ||
高雄市政府都市发展局局长林裕益于2019年6月20日在记者会表示，已选定铁路地下化后，沿线的11个站周边，面积达812公顷的街廓，列为优先辅导都更的地区。目前已针对台铁左营站到凤山站之间，沿线15.37公里两侧，各约300米廊带，总计812公顷的街廓，完成调查规划，并评估、盘点出11处较具有都更潜力的老旧社区，列为优先辅导都更的地区[49]。
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