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高雄市區鐵路地下化計畫（簡稱高雄鐵路地下化）為臺灣鐵路股份有限公司臺鐵捷運化暨臺鐵立體化改建計畫，也是中華民國政府繼臺北鐵路地下化之後所興建的第二座地下鐵路，實際上共分為「高雄計畫」、「左營計畫」、「鳳山計畫」三階段。本工程範圍北起自高雄市左營區新左營車站南方、南達高雄市鳳山區大智陸橋前方、未包含大智橋，施工路段總長度約15.37公里，總經費新臺幣998.69億元[1]，2009年6月26日動工興建；原定2018年8月通車，但因鳳山車站土地徵收爭議及安全檢查未完成而延宕，第一階段已於2018年10月14日切換通車[2]，第二階段工程則預計2025年完工[3]。
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 | 本文或本章節是關於高雄市施工中或已進行細部計畫的建設。 |  |
有鑒於臺北鐵路地下化專案工程完工全面通車後，對於促進都市整體發展、改善市區交通延滯等均有顯著效益，普獲各界肯定及支持。因此高雄都會區民眾、民意代表及各層級單位對於高雄地區鐵路地下化之推動期望甚高，行政院於1996年1月19日核定本計畫。
左營地區鐵路地下化工程源自於1996年6月交通部運輸研究所《高雄都會鐵路地下化可行性研究暨先期規劃報告》，並奉行政院核定。鐵工局依指示自1998年起進行「高雄計畫」規劃作業，並於1999年11月完成，整體計畫規模經費1,159.34億元。行政院經濟建設委員會於2000年3月及9月邀集相關單位召開會議審議，主要審議結論：鑑於中央政府財政困難，為利高雄計畫執行，請在經費節省原則下，就綜合規劃工程內容、施作範圍、期程等重新檢討報核。交通部鐵路改建工程局依指示重新檢討計畫，將全案區分為「執行計畫」及「後續計畫」辦理。左營地區鐵路地下化則列入後續計畫另案報核。因時任立法委員黃昭順及地方民意強烈要求左營地區鐵路地下化，依據2006年10月29日「臺鐵捷運化－高雄市區鐵路地下化計畫」（以下簡稱「高雄計畫」）開工典禮，時任行政院院長蘇貞昌裁示及交通部於2007年3月23日再次指示鐵工局辦理左營地區鐵路地下化綜合規劃。2009年1月12日經建會第1349次委員會議通過「高雄市區鐵路地下化延伸左營計畫」案，獲行政院於2009年2月16日正式核定。
因應鳳山地區鐵路除外於高雄市鐵路地下化計畫，為期快速有效解決鳳山車站區域交通困境及都市發展，鐵工局奉示辦理「鳳山地區鐵路立體化方案研究」。可行性研究結果後，經行政院同意鳳山地區鐵路立體化採用地下化方式辦理後續綜合規劃，且本計畫可視為高雄計畫之延伸計畫，並奉行政院核定。由於前揭三計畫存有路線規劃、預算經費及進度控管之資源整合執行需求，為利整體管考、工程執行及經費有效運用，經報請行政院建議將左營及鳳山計畫整併納入高雄計畫，並將名稱修正為「高雄市區鐵路地下化計畫（含左營及鳳山）」，經陳報行政院於2017年12月14日同意辦理。
鐵路地下化後原有的地面橋梁、地下道等即失去功能，施工中便照計劃逐步清拆，往南到北所涉清拆者有維新陸橋、青年鋼便橋、自強陸橋、大順陸橋、民族陸橋(僅機車道)、中博高架橋、自立陸橋、中華地下道、九如橋、青海陸橋、左營高架橋、左營地下道。
穿越車站下方、連接北側博愛路及南側中山路的中博地下道，1987年竣工。後來因牴觸地下化站體工程空間，於2002年停用，地下隧道部分拆除回填以供車站施工使用。穿越車站的南北車流由2003年完工、位於大致相同位置的中博臨時高架橋替代。自1999年開始研究高雄市區鐵路地下化計畫南北交通方案起，曾有恢復中博地下道的計畫，由新高雄車站地下化站體地下二層轉運層兩旁通過車站；2006年行政院通過鐵路地下化計畫預算時，新中博地下道改設於地下一層；2009年高雄市政府修改計畫，將轉運層改設地下三層，新中博地下道也隨之移動；但設新中博地下道於地下三層會造成南北引道過長，原有南北引道無法沿用，長地下道對通風要求也變高，另需要在已營運的高雄捷運紅線旁施工，於是2011年5月高雄市政府決定取消恢復中博地下道的計畫，改以平面道路通過站區連接博愛路和中山路[23]。
因地下化站房不再有明顯的前後站之分，所有新建及改建車站月台編號均改為往屏東南下山側月台為「第一月台」，往臺北北上海側月台為「第二月台」。
因新建多座通勤車站，故無設立任何緊急停靠站。
| 車站名稱 | 站等 | 營運里程 | 工程內容 | 交會路線 | 所在地 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 縱貫線 基隆起 |
屏東線 高雄起 | ||||||
| 地下化工程起點：縱貫線 K391+470 | |||||||
| 左營（舊城） | 簡易 | K398+019 |
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左營區 | 高雄市 | ||
| 內惟 | 簡易 | K399+134 |
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鼓山區 | |||
| 美術館 | 乙種簡易 | K400+830 |
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 高雄捷運 環狀輕軌：台鐵美術館站（共站轉乘）
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| 鼓山 | 簡易 | K402+013 |
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高雄捷運 環狀輕軌：鼓山站（共站轉乘）
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| 三塊厝 | 簡易 | K403+685 | 三民區 | ||||
| 高雄 | 特等 | K404+649 | K3+650 |
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高雄捷運 紅線：高雄車站
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| 民族 | 簡易 | K4+998 |
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高雄捷運 黃線：民族站
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| 科工館[5] | 簡易 | K6+002 | 高雄捷運 環狀輕軌：科工館站（共站轉乘）
| ||||
| 正義 | 簡易 | K7+801 | 高雄捷運 黃線：正義站
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苓雅區 | |||
| 鳳山 | 二等 | K9+199 |
|
鳳山區 | |||
| 地下化工程終點：屏東線 K10+740 | |||||||
由於高雄車站為使乘客能適應地下化切換，故切換方式提供四個月的緩衝期，分五階段。
2018年10月14日起，僅將月台、售票處、大廳等設施移至新站內營運。原臨時前站及前站至第3月臺間天橋封閉，改由臨時前站，臨時捷運站間之風雨走廊進入新站。後站出入口仍使用原有站房及後站至第3月臺天橋，第3月臺B側以及,4,5月臺封閉。於原第3月臺A側，拆除圍籬後進入新站，原臨時前站全面停用開始拆除，後站臺鐵相關設施拆除。
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：
新高雄車站於2025年正式全面完工。
由於鳳山車站站前道路（曹公路及文衡路）必須打通，故將新站體設於舊站東側，必須拆遷多戶民宅，且居民多戶皆反對迫遷，而導致計畫延至2018年8月（原定2017年11月）。
2018年6月1日鐵工局向交通部報告，高雄計畫需延後通車，主因趕工不力及機電工程除錯花了許多時間；左營車站、高雄車站、正義車站，鳳山車站未通過消防安全檢查，內惟車站未實施消檢、左營車站、車站臺電尚未送電、8個站無障礙設施還需加強，僅三塊厝車站，科工館車站完工驗收。原本預期5月底能完工事項，預期7月底才能可完工，完工後還需經過自行檢查、與臺鐵進行聯合檢查、報請交通部履勘等，加上改善所需時間，於2018年10月14日已通車[39]。
高雄鐵路地下化中的鳳山計畫是2012年馬英九政府訂定「鐵路立體化建設及周邊土地開發計畫申請與審查作業要點」首個試辦的計畫，除了制度化鐵路立體化中央政府與地方政府經費分擔比例外，與之前最大的不同為開始將完工後的租稅增額融資 (TIF) 和 大眾運輸導向型發展 (TOD) 收入也納入自償率計算，雖提高自償率使得計畫更容易通過，但也增加地方的出資比例[40][41]。這造成鳳山計畫高雄市政府分攤比例從左營至高雄段的25%，提高至55%，從27億元增加到約97億元，比中央政府負擔的80億元還多17億元。
地方經費的增加引起高雄市政府不滿，新財務計畫顛覆了以往如臺北鐵路地下化專案，中央政府與地方政府所需分攤的工程經費比例，高雄市政府希望中央政府能夠維持專案補助到原來的75%[42][40]。
由於「鐵路立體化建設及周邊土地開發計畫申請與審查作業要點」，導致鐵路地下化出口礙於經費因素，只能設在鳳山區大智橋正西方不遠處，其意味著高雄鐵路地下化完工後不但大智橋必須保留之外，火車於住宅密集區（鳳山區北門里）開出伴隨的隧道回音將影響周邊居民日常生活[43][44][45]。
根據鳳山區北門里里長謝秀霞表示，北門里長期飽受火車噪音困擾，好不容易等到鐵路地下化，也忍受工程施產生的全天候噪音，沒想到鐵路地下化工程的引道段出口竟然又落在里內透天厝、大樓林立的住宅區，里長請求將鐵路地下化延伸至大智陸橋東側，不然里民們也只能抗爭到底[46][45]。至2019年2月20日，民主進步黨黨籍立法委員林岱樺和高雄市議員張漢忠邀集交通部鐵道局辦理會勘，表達大寮區地方居民也希望鐵路地下化，並全力爭取延伸至大寮區[47]。一方面鐵道局允諾正在加速趕工搭建隔音牆，並已於2019年4月完工[47]。
地下化區間的8個通勤車站除了美術館車站為2島4線配置可供列車待避之外，其餘7站均僅為2側2線配置，並未設置獨立的通過線，且路線也未因應通勤車站的設置而進行3線化甚至4線化，無法達成緩急分離，城際列車與區間車需共用同一軌道，造成列車增班不足，通勤車站的列車班次班距長達40分鐘[48]。
第二階段將出入口動線移至東側，前站由展示館及國光客運之間之南華路風雨走廊進入，而南華路在建國二路以東之路段禁止機車進入，引起部分機車用路人及機車路權團體不滿。
| 計畫 | 工程名稱 | 實際進度 （％） | |
|---|---|---|---|
| 交通部鐵道局 | 高雄計畫 | ACL212高雄車站段地下化（明挖覆蓋） | 90.41% |
| ACL212-1高雄車站天棚（拱頂桁架）工程 | 97.05% | ||
| A421標鳳山車站暨開發大樓新建工程 | 99.73% | ||
高雄市政府都市發展局局長林裕益於2019年6月20日在記者會表示，已選定鐵路地下化後，沿線的11個站周邊，面積達812公頃的街廓，列為優先輔導都更的地區。目前已針對台鐵左營站到鳳山站之間，沿線15.37公里兩側，各約300公尺廊帶，總計812公頃的街廓，完成調查規畫，並評估、盤點出11處較具有都更潛力的老舊社區，列為優先輔導都更的地區[49]。
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