都営地下鉄三田線
白山通り(都道301号)三崎町交差点から神保町交差点手前までの単線並列シールドで、地上道路は交通量が非常に多いことや病院・学校が密集している地域であることから、シールド工法で施工した。
神保町 - 大手町間の錦町工区の延長423.843 mのうち344.843 m(錦町シールド)。シールド機外径10.72mの大断面複線シールド。
学士会館裏手にある東京都交通局錦町変電所・換気所下 - 神田橋手前付近(神田錦町)。シールド通過地点の近くにある複数の地上ビルには、建物防護工を施工した。
凍結工法(河底横断箇所)
水道橋駅の南側、水道橋下・神田川河底部(延長39.0 m)では両岸にケーソン(潜函)を沈下させ、その間約23.0 mを凍結させることで掘削した。
神保町 - 大手町間、神田橋工区の日本橋川河底部・延長83.2 m。半径170 mの急曲線に位置する場所で、施工区間に立坑3基(総延長20.6 m)を建築し、その間を凍結させることで掘削した。この場所は神田橋・首都高速都心環状線神田橋出入口(外回り出口)の真下にあたる。なお、三田線と並行する千代田線も同様の凍結工法で施工している。
芝公園駅の南側(芝公園駅A1・A2出口への連絡通路含む)、芝園橋下・古川河底部(延長55.0 m)では、凍結工法併用水平鋼管矢板圧入工法(後者はアーマー工法とも呼ばれる)を採用した。これは当工区の西側(上流側)に古い下水道管があることと東側(下流側)にはガス管があり、そのまま凍結工法を施工した場合、下水管・ガス管が損傷するおそれがあるためである。また、三田線トンネルの建設と並行して、西側には共同溝が同時施工されている。
両岸に立坑を建設して河底を凍結させ、三田駅側の立坑から特殊圧入機(油圧ジャッキ)を使用して直径26.7 cmの鋼管(アーマー管)を河川横断部33 m(6.6 m長を5本溶接)に渡って連続圧入し、これをトンネル掘削の支保工とするものである。また、河川横断部の凍結させた地盤の支持、また河底からの水の浸水防止を図るものでもあり、さらに支保工として上床板から下床板に向かってトンネルを構築する逆巻工法で施工した。鋼管(アーマー管)は三田線トンネル・共同溝上部に53本(幅18.408 m)、左右側部に33本ずつ(天地方向11.682 m)、計119本が圧入された。
三田 - 白金高輪間
延伸区間のうち、白金高輪 - 目黒間および共同使用駅となる白金高輪駅の建設・設計は営団地下鉄(当時)に委託した。東京都交通局では上下2段の開削トンネルを施工する芝工区(延長150 m286)と上下2段のシールドトンネルを掘削する三田シールド工区(延長1,310 m)を施工した。
芝工区は、三田駅の白金高輪寄り 42 m の改造工事と、地上には多数のビルが立ち並んでおり、建設工事に支障する中層ビル8棟をアンダーピニング(下受け)しながら上下2段の開削トンネルを構築する普通部108 mから構成される。
三田シールド工区は、白金高輪から三田駅方面に向かって2本のシールドトンネルを施工する区間である。技術の進歩によりシールドマシンは機械式の泥水加圧式シールド機2基が使用され、掘削区間には半径160 mの急曲線、35‰の急勾配があり、これらに対応した中折れ機構を備えている。この区間は民有地の地下を通過すること、また通過する地上道路(港区特別区道第1024号など)の道幅が狭いことから、上下2段の単線並列(縦列)シールドトンネルで施工した。
志村坂上駅より北西側、西高島平駅までの区間は地上高架線となっていて、三田線は都営地下鉄の路線で最長距離の地上区間 (5.2 km) を持つ。志村坂上駅 - 志村三丁目駅 - 蓮根駅 - 西台駅の間ではS字カーブが連続するが、これは本路線の計画段階において、志村地域のルートが幾度も変更された名残りである。
1962年(昭和37年)に都市交通審議会答申第6号で示された北側の終端「志村」へ至るルートは、当時営業中の都電志村線(41系統)を踏襲する形で、現在の志村坂上駅からそのまま中山道を北上し、板橋区長後二丁目(現・坂下二丁目)で新河岸川に架かる志村橋の手前へと至るものであった。ところが、その後埼玉県方面への延伸を検討した際、志村坂上から北上して地下方式のまま河川をくぐり抜けるためには勾配が急になり過ぎることと、新河岸川・荒川の河川下工事が地質上困難で莫大な費用が掛かることが判明した。このため、志村坂上以北は地上に高架線を建設して、河川を橋梁で越えるように計画変更を目論んだが、中山道沿いには支障物件が多かったため、ルートを西側に変更して、現在の志村三丁目駅 - 蓮根駅を経由し、そのまま北上して蓮根三丁目の蓮根橋手前へ至り、そこに「志村駅」を設置する案が策定された。
その後1964年(昭和39年)に「志村駅」における6号線と東武東上線の相互乗り入れ計画が盛り込まれ、翌1965年(昭和40年)には板橋区土地区画整理事業により、旧徳丸ヶ原水田地区に大規模団地を造成する方針が決定した。これにより増加が見込まれる地域住民のアクセスの便を考慮し、また先述の計画変更で取り止めとなった馬込検車場使用計画の代替として、公団住宅蓮根団地の西側、志村西台町(現・高島平一丁目付近)に建設を予定していた車庫へ向かう引込線用地の一部を本線に転用し、車庫建設地を同町内北部(現・高島平九丁目に位置する志村車両検修場)に再度変更した上で、西台駅 - 高島平駅に至る現在のルートを形成することになった。以上の経緯により、地上区間において連続する急カーブが設けられることになった。
S字カーブ区間の最小曲線半径は、志村坂上 - 志村三丁目間が298メートル(制限速度60 km/h)、志村三丁目 - 蓮根間が211メートル(制限速度50 km/h)、蓮根 - 西台間が162メートル(制限速度40 km/h)となっている。また1976年(昭和51年)5月6日開業の高島平 - 西高島平駅間は一部を除きスラブ軌道となっている。
目黒駅から東急目黒線・東急新横浜線を経由し、相鉄本線の海老名駅及び相鉄いずみ野線の湘南台駅まで相互直通運転を実施している。白金高輪駅を起・終点とする列車の大部分は同駅で埼玉高速鉄道線・南北線からの目黒方面発着の列車との接続がほとんどとられている。ラッシュ時には高島平駅を始発・終着とする列車(出・入庫列車)がある。2017年3月25日のダイヤ改正までは御成門駅折り返しもあった。
ATOを装備しており、基本的にATOを使用して自動運転を行っている。
2004年12月23日から2009年まで、臨時列車「みなとみらい号」が6300形により高島平駅 - 横浜高速鉄道みなとみらい線元町・中華街駅間で運行されていた。末期を除いて行楽シーズンに1 - 2か月に1回の割合で設定されていた。この列車には特製のヘッドマークを取り付けていた。三田線内は各駅停車であった。
大晦日の終夜運転を開業から1972年までと1986年以降実施している。2000年以降はこの時のみ目黒駅発着の列車が運転されている。また、2014年より水道橋駅が最寄りの東京ドームでのコンサートイベントへの対応として、一部時間帯で終夜運転列車を増発して以降は、新板橋駅発着(2014年度のみ)や1往復のみ三田駅発着の列車も設定されている(2014年度に設定開始。2014年度のみ新板橋駅発着、2015年度は高島平駅発着。2016年度、2017年度は南行西高島平駅発、北行高島平駅着で設定。目黒駅発着列車と同様に終夜運転のみの設定であり、芝公園駅南方の非常渡り線を使用して転線している)。なお、2016年度より終夜運転の本数が縮小され、これまで基本的に30分間隔(1時台のうち、三田駅発着列車が入る場合を除く)であったものを、午前2時台 - 4時台の間は1時間間隔に減便した。
終夜運転以外では、8月に行われるいたばし花火大会では2010年頃まではこの時しか運転されない巣鴨駅発着が臨時運転されていたが、後に巣鴨駅発着は御成門駅発着に延長され消滅した。しかし、御成門行きもこの時限り運転される列車である。
2006年9月25日より東急目黒線直通列車の一部が東急線内にて急行列車としての運行を開始した。東急線区間で急行運転が開始された後も、三田線内は全列車が各駅停車での運転となっている。また、三田線内では都営6300形においては日吉方面行き急行を除いて種別表示を行わないが、都営6500形、東急車、相鉄車では各駅停車でも種別表示を行う。東急3000系、東急5080系については「各駅停車」と表示し、都営6500型、東急3020系および相鉄21000系については「各停」と表示される。
日中は30分サイクルのパターンダイヤであり、三田線内(西高島平駅 - 白金高輪駅間)は6分間隔である。30分に相鉄線海老名駅発着が1本(東急線内急行)、東急線日吉駅発着が2本、白金高輪駅発着が2本運転される。このうち、東急線内急行運転の列車は白金高輪駅での南北線・埼玉高速線内発着の列車との接続を行わない。
2008年6月22日のダイヤ改正までは、日中は西高島平 - 白金高輪間と西高島平 - 武蔵小杉間が交互に運転されていた。
また、2016年10月21日のダイヤ改正で、平日の朝に高島平 - 御成門間で1往復増発された。これにより、2008年6月22日のダイヤ改正で消滅した通常ダイヤにおける定期列車の御成門駅発着が復活したが、2017年3月25日のダイヤ改正で東急目黒線直通列車に変更され再度消滅した。しかし、御成門駅発着列車自体は前述のいたばし花火大会開催時の臨時列車で設定されている。
2020年(令和2年)度の朝ラッシュ時最混雑区間(南行、西巣鴨→巣鴨間)のピーク時(7:40 - 8:40)の混雑率は129%である。
都営地下鉄の4路線では最も輸送人員が少ない路線であるが、6両編成であり他路線と同様に混雑する。板橋区内の11駅は一日平均乗降人員が4万人を下回るが新板橋駅まで接続路線がなく、山手線と接続する巣鴨駅までの区間が最混雑区間となっている。
開業以降の輸送実績を下表に記す。表中、最高値を赤色で、最高値を記録した年度以降の最低値を青色で、最高値を記録した年度以前の最低値を緑色で表記している。
6500形(8両編成)
2022年(令和4年)5月14日より運用開始。
6300形(6両編成)
1993年(平成5年)6月23日より運用開始。
10-000形の試作車は、本来使用される都営新宿線開業に先行し、1971年に落成され、試運転も兼ね三田線内で運行された。三田線は新宿線と軌間が異なるため6000形と同じ軌間 1,067 mm の台車を装着したほか、新宿線で採用する計画があったATOを搭載するなど様々な新技術の試験が実施された。詳細は「東京都交通局10-000形電車」を参照。
3020系(8両編成)
5080系(8両編成)
3000系(8両編成)
21000系(8両編成)
東京地下鉄(東京メトロ)
9000系(6両編成)
2000系(6両編成)
どの列車がどの車両で運転されるかは列車番号の末尾アルファベットで区別されており、「T」が都交車両(21T - 89Tの奇数番号)、「K」が東急車両(01K - 48K)、「G」が相鉄車両(31G - 43G)となっている(「S」は東京メトロ車両で30S - 70Sの偶数番号、「M」は埼玉高速鉄道車両で80M - 96Mの偶数番号)。
なお、東急・相鉄両者の車両による運用は、三田線運用と南北線・埼玉高速線運用とで別々に組まれ、奇数番号(東急線内基準)が三田線運用、偶数番号(同)が南北線・埼玉高速線運用となっている。そのため、奇数番号と奇数番号+1の偶数番号(例:01Kと02K)を同一車両で運転されていることから一部の運用番号が欠番となっている。
列車番号は『MY LINE 東京時刻表』(交通新聞社)にも掲載されている。
なお、三田線内では南行列車(目黒・日吉方面)の列車番号は偶数番号となっており、例えば「21T」運用では北行列車(西高島平方面)は「xx21T」、南行列車は「xx20T」となる。
また、東急線内の列車番号は6桁の数字で表記され、上3桁が運用番号を表している。400番台が都交車両・200番台が東急・600番台は相鉄の車両となっており(300番台は東京メトロ・500番台は埼玉高速鉄道車両)、例えば「31T」運用の場合は東急線内では「431」となる。
また各事業者間の走行距離調整の関係上、東急・相鉄両者の車両は東急目黒線に乗り入れない列車(白金高輪発着など)にも使用されており、高島平始発西高島平行きの短区間列車にもそれぞれの車両が充当されている。
目黒駅は東急電鉄、白金台駅と白金高輪駅は東京地下鉄、それ以外の各駅(三田 - 西高島平間)は東京都交通局の管轄駅のため、駅設備は管轄している各事業者に準じたものが使用されている。東京地下鉄の管轄2駅ではガラス張りの準密閉式フルハイトタイプのホームドアを使用しており、それ以外の駅では東急管轄の目黒駅を含めてハーフハイトタイプのホームゲートを使用している。
発車メロディは白金台駅・白金高輪駅を除く全ての駅で南北線開業時に用意された音楽(いわゆる「音無川の流れ」)を使用していたが、2023(令和5)年2月4日から新高島平駅を皮切りに他の都営地下鉄3線で使用している曲に順次変更され、3月18日までに完了した。
設備の信頼性向上と、2022年度以降に実施する8両編成化に対応するため、2019年(令和元年)6月17日より各駅にて日立製作所製のホームドアを交換する工事を順次行い、2022年5月11日に日比谷駅を最後に完了した・。
交換工事は各駅につき2、3か月程度の工期を必要としており、交換中は、まず工期に入る前にホームドアを開放した状態のままにしたのち、一旦それを撤去し、仮設の固定柵と警備員で対応していた。
2023年3月18日に東急新横浜線が開業し、西高島平駅方面からの都営地下鉄三田線車両は東急目黒線日吉駅から新横浜駅まで相互乗り入れするが、その先の相模鉄道とは、当面の間は、二俣川駅を経て湘南台駅および海老名駅まで乗り入れるものの、東急および相鉄車両による乗り入れ(相鉄とは当面片乗り入れであるが、都営6500形には列車無線の台座のみ用意されたり、転落防止幌の取り付け台座が設けられたりしているなど、相鉄線直通対応準備工事がなされている)となる。
白金高輪駅から、品川駅方面への新線に(都心部・品川地下鉄構想)については、東京メトロが、2022年3月28日付で国土交通大臣より第一種鉄道事業許可を受けたが、この時点で東京都交通局はこの区間に関する第二種鉄道事業許可を受けていないため、完成時点でどのような運行形態になるかは未定である。