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贯通运营（英语：Through train，或称直通运输，港澳称作直通运行，台湾称作直通运转[1]），源自日语“直通運転／ちょくつううんてん Chokutsū unten”一词，是指不同铁路业者或铁路线的列车行驶到其他铁路线上的一种运行方式，多为客运列车所采用。直通运行的方式让乘客得以减少换乘次数、提高客运效率；虽然直通的线路名义上仍然是多条线路，但是个别列车的运营里程会增加。[2][3]
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跨线路运行主要存在于铁路中。目的主要是为了解决在头尾相接线路中乘客需要在相接站点换乘的问题。透过直通运行，乘客可以免去下车等待的时间，提高了通勤的效率；而拥有不同的铁路线相接的车站也减少了乘客在站内换乘的客流压力。但同时亦有可能因两线之信号、受流、限界、通行方向、轨距等系统规格不同而提升整合及运营的复杂程度。
日本因拥有规模庞大、且线路相接的公营与私营铁道路网，从而产生出许多跨线路运行服务。日本最早的跨线路运行服务，为1904年东武龟户线通车后，从龟户站至总武铁道线（今JR总武本线）两国桥站（今两国站）间互通，该服务在1910年废止。目前直通运行在日本各家铁路业者之间十分普遍，例如名古屋市营地下铁的上饭田线只有两站，全线只有0.8公里，但是该线的大部分列车都和名古屋铁道的通勤铁路小牧线互通运行，而小牧线全长20.6公里从名古屋途径春日井市、小牧市最终到达犬山市；东京的都营浅草线押上-泉岳寺段，连接了两端的京成押上线以及京急本线，使得联络东京市中心及东京两大联外机场（羽田、成田）的列车[注 1]得以开行，其沿线更是串连了三家以上的铁路业者[注 2]。
目前日本最大的跨线路运行系统为东京的地下铁系统，13条线路中就有10条实施跨线路运行，庞大的运输规模使其成为全世界规模最大的都市铁路系统。
在韩国，首尔的首都圈电铁也属于直通运行的情况，这种直通运行在韩国被称为“运行系统”。比如首都圈电铁3号线是由首尔地铁3号线和一山线直通运行的名字，韩国首都圈电铁的好几条线路都是多条线路直通运行并给予了运行系统的名字。此外，因轨距相同的原因（韩国铁路的轨距均为1435mm的标准轨），所以韩国高铁列车可以与韩国传统铁路中跨线路运行。韩国高铁亦曾有数处路段与既有传统铁路跨线路运行，导致运营速度上的提升困难，直至高速化专用路段完工之后才得以改善。以湖南高速线为例，在湖南高速线完全建好开通以前，所有前往光州方向的韩国高铁列车，在通过五松站后，均需要先前往大田市的大田操车场，驶入韩国传统铁路的湖南线，才可前往光州市，因此速度被限制。直到2015年4月2日湖南高速线开通后，列车无需再驶入湖南线，速度才得到大幅度提升。
在台湾，只有日治时期的糖铁有跨线路运行的例子。例如当时新高制糖的新港线会借道北港制糖（东洋制糖）的北港线部分线路，以便行驶大林直通北港的列车。但糖铁大规模废线后便不复存在。加之现今台铁、各个城市的捷运、台湾高铁三者之间因轨距、受流方式、电压等各种不同的原因，现今台湾没有任何跨铁路业者间的跨线路运行服务，仅有业者各自线路之间有行驶跨线路运行的列车班次。
台北捷运为减少旅客换乘次数及分散换乘人潮，初期线路大多采L型设计。但一期路网运营时各线路皆未完全开通，因此有多条不同的线路曾暂时采取跨线路运行的方式，直到2014年11月二期路网完成才结束。目前台北捷运已无跨干线跨线路运行的运营模式。
台铁的跨线路运行线路主要分为西部干线、东部干线以及支线与干线之间的大站跨线路运行，以方便旅客换乘。
- 南回线、屏东线、台东线、纵贯线
目前跨线路运行在香港并不常见，但有以下几个例子：
- 2021年6月27日开通的屯马线，实际上是原马鞍山线、西铁线和新建的大围至红磡段合并而来的线路。（但全线开通后港铁统一使用“屯马线”命名并按照一条线路运营管理，而并未采用直通运行的概念）
- 港铁观塘线及荃湾线：当荃湾线旺角以北段服务受阻，视情况而定，观塘线（黄埔方向）列车或会在旺角站过后直接驶入荃湾线，改以中环为终点站。在某些时候，九龙湾车厂会派出列车由彩虹站2号及3号月台起载，直接以中环站为终点站。
- 港铁观塘线及将军澳线：视情况而定，观塘线（调景岭方向）或会在油塘站过后直接驶入将军澳线，改以宝琳站为终点站并使用调景岭站3号月台上落。此外，当将军澳线油塘站以东段服务受阻，视情况而定，观塘线（调景岭方向）列车或会在蓝田站过后直接驶入蓝田站后备行车隧道前往将军澳线，改以北角为终点站。
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在中国大陆的国铁系统中，虽然铁路建设的时候是有正式的线路名称（如京广线、京沪线、陇海线等铁路线名称），媒体报道的时候也是以线路名来称呼[6]，但在实际操作中，中国国铁所运营的客运列车服务一般只强调起点、终点、和车号，并不强调线路名称。所以即便列车在执行贯通运营（又称跨线车）的时候，也较难甄别[6]。其运行的列车又分为直通旅客列车与管内旅客列车。直通旅客列车，是指走行距离跨及两个及其以上铁路局的旅客列车。这些列车一般为中长途列车。而当列车执行直通运营的时候，车次号会变换，有些车次号会变换多次。
此外，因轨距、电压相同的原因[注 3]，所以中国高铁可以与中国传统铁路（普铁）直通运行。至今，中国高铁依旧有数处高铁路段与既有的传统铁路直通运行，反之亦然（例如于汕头站始发终到的厦深铁路（杭深线）动车组列车，是通过联络线直通广梅汕铁路（畲龙铁路）而到达汕头站）。有异于日本不同铁路业者间互相直通运行的状况，这两系统均由中国国家铁路集团运营。
值得一提的是，因信号、受流、限界、通行方向不同等原因，中国大陆除了广九直通车曾经行走港铁东铁线路段之外，其他的城市轨道交通中几乎没有与中国国铁线路直通运转的案例。但在中国大陆地方城市中的城市轨道交通也有实行贯通运行型态的情况：
深圳地铁的2号线和8号线采用直通运行模式，来往赤湾站 ↔ 小梅沙站（未来终点站为溪涌站）。其中，赤湾站↔莲塘站一段属于2号线，莲塘站↔ 小梅沙站（未来为溪涌站）属于8号线。莲塘站属2号线与8号线的“分界”站，乘客无须在2号线莲塘站下车即可前往8号线车站。有异于日本不同铁路业者间互相跨线路运行的状况，这两条线路均由深圳地铁集团运营。
广州地铁3号线，本线（机场北站 ↔ 海傍站）和支线（天河客运站 ↔ 体育西路站）目前执行贯通运营，即有天河客运站 ↔ 海傍站的列车直通运营。不过随着广州地铁10号线的建成，3号线支线将被拆分给10号线，3号线不再开行以上路段。两线未来将会在新修建的天河路站（体育西路站）换乘。
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北京地铁的4号线和大兴线采取贯通运行制度，大部分列车会驶入对方轨道中并驶完全程，同样有异于日本不同铁路业者间互相跨线路运行的状况，这两条线路均由北京京港地铁有限公司运营[7]。
北京地铁1号线与八通线贯通运营工程于2020年6月12日获批[8]，2021年8月29日实现贯通运营[9]。而在2021年7月更换的北京地铁1号线新线路图上，依然保留了“八通线”的名称[10]。这两条线路均由北京地铁运营二分公司运营。
同样由运营二分公司运营的北京地铁房山线与9号线自2023年1月18日起逢工作日通过郭公庄站联络线跨线运营[11]。这两条线路均由北京地铁运营二分公司运营，但因两线车辆运营速度不同，目前仅限房山线列车经郭公庄站跨线至9号线运营，再折返至9号线郭公庄车厂，且仅限工作日早上繁忙进城方向、工作日傍晚繁忙出城方向各开行10班跨线列车[12]。远期房山线还会与燕房线直通运营。
此外，以下线路也有跨线运营计划：8号线与昌平线[13]、5号线与亦庄线、10号线与亦庄线[14]、19号线与市郊东北环线[15][16]。
金华轨道交通金义东线的金义段和义东段原则上单一线段运营，同时每日安排两班大站快车，来往金华站和明清宫站。
郑州地铁的2号线与城郊线目前采用贯通运营的模式，部分2号线列车会驶入城郊线轨道贯通运营[20]。根据规划，9号线二期工程通车后，城郊线将成为9号线的一部分，不再与2号线贯通运营。
津浦铁路因与胶济铁路分属不同的运营机构，在建设济南段时没有与胶济铁路接轨，还另外设置了新的济南站。1911年起，两线的运营机构达成了协议，在津浦铁路济南站和胶济铁路济南站之间增加了两条联络线，列车可以来往津浦铁路黄河以南和胶济铁路全线的车站；在随后达成的新协议中，互通的车站范围扩展到了津浦铁路全线，还增加了直通车票和零担货物的互通。[21]在日军占领了华东地区后，两线都由日方的管理机构管理，日本投降至今又都属于中国的铁路部门管辖。
目前青岛地铁1号线与7号线一期贯通运营，1号线的北行列车在兴国路站会驶入7号线的轨道继续行驶，反之亦然。按照规划，后期7号线二期工程开通后，7号线将不会与1号线贯通运营，1号线北端终点站将改为兴国路，但仍会保留开行早傍晚繁忙的贯通运行列车。
重庆地铁的直通运转非常普遍。重庆轨道交通的4号线、5号线、9号线、10号线、环线和江跳线均装备中国铁路通信信号CBTC信号系统，使得理论上上述线路之间均可实现直通运转。目前有4号线唐家沱站经环线至5号线跳磴站，江跳线圣泉寺站与5号线石桥铺站区间实现了直通运转。此外空港线观月路站与3号线四公里站区间存在少量不公布时刻表的贯通车次。
目前重庆轨道交通4号线与环线在民安大道站设联络线。2020年9月18日起正式投入运营的重庆轨道交通直快列车由4号线唐家沱站始发，越行部分站点并在民安大道站由两线的联络线至环线，越行部分站点至环线终点站重庆图书馆站，实现4号线和环线直通。2021年12月28日起，重庆轨道交通开行跳磴经由5号线、环线、4号线至唐家沱站的三线直通运转的直快列车。2023年11月30日起，重庆轨道交通开行石桥铺站经由5号线、江跳线至圣泉寺站的两线直通。
成都地铁的17号线与19号线在初期阶段曾以17号线的名义贯通运营[注 4]，至2023年9月22日拆分为两条线路[23]。
目前，19号线有将近一大半列车班次贯通至18号线的三岔至天府机场北段，并开行机场直达列车，一站不停来往于双流机场2搭客大厦东和天府机场1号2号搭客大厦。
西安机场城际铁路原由陕西城际铁路有限责任公司经营，并计划与西安地铁运营的西安地铁14号线贯通。但在后者开通前的2021年1月1日，前者移交给西安地铁运营。后者开通时两线被统一命名成西安地铁14号线。
大连地铁13号线一期与3号线支线贯通运营，开行“普兰店振兴街-开发区”交路，两线范围以九里为分界，使用13号线列车开行。
未来13号线二期建成后，九里站将成为3号线支线及13号线的换乘车站，两线将不再贯通运营。
2023年12月23日，11号线与3号线实现贯通运营，先期贯通至金厍桥站，后于2024年4月27日扩展至横山站，最终于同年6月29日完成全线贯通改造，全面贯通运营[24]。
由于两线路GoA标准不一，列车在唯亭站站前经由联络线驶入驶出3号线月台，而原11号线月台则停用；同时3号线保留小交路列车驶至葑亭大道站作为终点站。
伦敦的横贯铁路或伊利沙伯线由原有伦敦西部帕丁顿站与雷丁站之间的国铁路段、伦敦东部利物浦街站与仙非尔车站的国铁路段、和穿越伦敦市中心的地底路段组合而成。
大都会北方铁路纽黑文线有部分列车会直通运转到东岸线上[25]。
纽约地铁分为服务路线和实际路线，并非是以独立线路在独立区间运行的因素进行运输的。由于不同线路所属路段的系统不同，大多数线路采取跨线运营。
卡尔斯鲁尔和海尔布隆的市区轻轨路网与通勤铁路网络S-Bahn跨线路运行，统称卡尔斯鲁厄城铁（Stadtbahn）。市区轻轨路段由卡尔斯鲁尔大众运输公司AVG负责，郊区通勤铁路路段则由德国铁路经营。[26]
- 上海地铁的5号线在莘庄站和1号线对接，该站在两条线路中虽然都是起讫站点，但是在规划中是同一条线路，称为R1，因此理论上可以直通运转。不过由于车站的设计以及两条线路编组、信号系统、列车宽度、最小曲线半径等其他问题，使得两条线路实际上不能直通运行，这样导致所有乘客经过此站终点站都必须换乘，使得莘庄站每年高峰都必须要使用限流措施。[29]
- 广州地铁14号线和21号线在镇龙站设置了联络线，方便列车经由14号线知识城支线直通前往21号线增城广场方向，以及经由21号线天河公园方向直通前往14号线知识城支线新和、嘉禾望岗方向。两线都使用同批次型号的6节B型编组列车，且信号系统相同，满足直通运营条件，同时在开通初期更有部分21号线列车借调给14号线运营，14号线自2024年起亦有将部分列车借调给21号线运营，但是实际上14号线和21号线从未曾开行过任何载客跨线直通班次。
- 广州地铁22号线于规划阶段，计划和18号线番禺广场-万顷沙段贯通运营，在番禺广场站设置了联络线，方便列车经由22号线直通前往18号线万顷沙方向，以及经由18号线冼村方向（未来广州东站方向）直通前往22号线陈头岗方向（未来芳村方向）。两线都使用同批次型号的8节D型编组列车，且信号系统相同，满足直通运营条件，同时两线列车统一调度，所有列车均有机会不定期在18号线或22号线行驶。但是18号线和22号线开通至今维持单独分开运营，未有实施当初的贯通运营计划。
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