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在古代，人们沿河而居，水上交通是最早的交通运输方式，如古书记载的“伏羲氏刳木为舟，剡木为楫”，而马牛拉车工具出现以后，人们开始修筑道路。
公元前600年左右，古希腊人在地峡上开凿了一条被称为“Diolkos”的石轨，将船从地峡的一边拉到另一边。有历史学家认为其符合轨道交通的基本特征，相当于人类最早的铁路。
进入19世纪后，蒸汽机成为工业生产的动力来源，推动着航运、陆运的发展，最终促成了以铁路为代表的交通运输业的繁荣。
19世纪中期，英国一位叫查尔斯·皮尔逊（Charles Pearson）的律师发现，伦敦拥堵的交通经常导致事故发生，他提议在市内设一个以隧道连接的中央火车站，以便工人通勤到更远的地方。这项提案被否决后，他又提议建设地下铁路，经论证后被政府采纳，因此而建成的伦敦大都会铁路（Metropolitan Railway）是世界上第一条地下铁路（图1-2），这条铁路也标志着世界城市轨道交通的诞生。自此，伦敦地铁的建设和伦敦的发展开始突飞猛进。直至今天，很多城市轨道系统仍被称为“metro”。
图1-2 伦敦大都会铁路
放眼世界，城轨的发展是在曲折中前进的，大致经历了如下几个阶段：
初步发展阶段（1863—1924年）。在这一阶段，欧洲的城轨发展较快，美国、日本和中国的有轨电车也有了很大的发展，但缺点明显，例如运行速度慢、正点率低、噪声大、舒适度差。
停滞萎缩阶段（1924—1949年）。二战结束后，欧洲经济迅速恢复和发展。20世纪50年代初，出现了汽车普及的高潮，从而迎来了汽车工业的大发展，却间接导致了城轨建设的停滞和萎缩。
再发展阶段（1949—1969年）。汽车数量暴增，不仅造成城市交通的堵塞，空气污染、噪声等问题也日益突出，这使得轨道交通建设再次得到了人们的重视。
高速发展阶段（1970年至今）。随着城镇人口不断增加，世界各国城市化率持续增高，城市发展对劳动力、资金和技术形成了显著的“虹吸”效应，这也导致城市人口密度增大，从客观上要求扩充轨道交通运量，以适应日益增长的客运需求。借着各项技术的发展，轨道交通开始了飞速的升级。
中国的第一条城轨线路是北京地铁1号线（图1-3），第一期工程在1953年提出设想，1969年最终建成，1971年1月15日正式开通运营。北京地铁1号线从建设到通车用了将近20年，周期漫长是由于国际形势、技术储备、人才条件等多重因素的影响。
21世纪以来，中国作为世界上经济增长较快的国家之一，城镇人口比例上升趋势明显，城轨建设也得到了突飞猛进的发展。据交通运输部数据显示，截至2022年12月底，我国31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团共有53个城市开通运营城市轨道交通线路290条，运营里程共9 584 km，运营车站5 609座，已发展成为世界上城市轨道交通运营里程最长的国家。
图1-3 北京地铁1号线
如今，城市轨道交通制式种类众多，包含地铁、轻轨、单轨、现代有轨电车、磁悬浮轨道系统、自动导向轨道系统和市域快速轨道系统等。由于其具有快捷、安全、运能大、节能、准点、舒适，且绿色环保等特点，符合可持续发展的原则，因此轨道交通成为当前我国城市公共交通的骨干，具有良好的经济效益和社会效益。
近年来，智慧城轨概念的提出和建设，将城轨的发展引向了新的征程。今天，我们在乘坐地铁时，从穿行安检机，机器自动测温、检查包裹，到刷脸进站，再到候车时的智能导引等，这一路通畅的良好体验，我们在不知不觉中已经享受了智慧城轨带来的服务。
什么是智慧城轨呢？城轨的属性是一种大容量的公共交通工具，智慧城轨的本质是以新兴信息技术对城轨交通各系统和各类服务的集成。它具备人的决策、学习、创新和交互能力，借助新思想、新理念和新技术，如人工智能、云计算、大数据、物联网、5G、卫星通信、区块链等，在数据驱动下重塑人、列车、设施设备和管理系统之间的相互关系（图1-4）。
图1-4 新一代信息技术催生智慧城轨的诞生
随着客流的不断增大，如今的城轨也面临着安全、服务品质、设施运力调配等挑战，需要在管理和技术支撑手段上做出改进，最终的目标是将人从城轨运行系统中解放出来，实现从“人适应城轨”向“城轨适应人”，从“生产范式”向“服务范式”，从“被动服务”向“智能服务”的转变。
对比传统城轨，智慧城轨具备如下特征：
城轨是个复杂巨系统，时刻处在变化中，必须实时地掌握物理层面上整个系统的演进与精细变化。因此，全面感知是城轨智慧化的必要前提，通过利用大量传感设备和智能终端，实现对系统状态的实时感知；借助大数据、云计算和人工智能等技术，实现对数据和信息的实时、集中、准确的分析与判断，进而智能下发所做决策；系统得到决策指令后自动调整运行状态，实现系统的自主组织与判断，这体现了智慧城轨的技术性特征。
城轨系统涉及数十个运营子系统，要保证城轨的可靠运行，离不开这些子系统间良好的互通与协同。针对智慧城轨系统运行所产生的繁杂数据，城轨云平台通过对人工智能、大数据等多种技术的整合，以及对城轨各子系统的业务数据进行融合，形成跨设备、跨系统的互联互通平台，从而推动整个体系的智能化。
智慧城轨通过沉淀与迭代，不断获取来自乘客、企业、政府、环境等多元主体的内在需求信息，并持续融入新技术，整合原有业务功能，实现自主创新和进化，以便更加人性化地提供服务，这体现了智慧城轨的动态性特征。
城轨具备大容量交通和公共交通的双重属性，乘客与列车、设备、其他乘客、工作人员等均有交互关系。同时，乘客还可能需要与其他交通方式接驳。智慧城轨针对乘客出行面临的问题，强调各业务系统间的资源整合与高效协作，以便保障乘客出行全程的良好体验，这体现了智慧城轨的本质特征——高效协同。
近年来，新兴技术也开始影响城轨行业，世界各国城轨运营公司都从数字技术中获益匪浅，逐渐形成了各具特色的智慧城轨体系。
2018年，美国洛杉矶大都会交通管理局提出“Metro Vision 2028”计划，以全方位提高居民生活质量为主旨，结合互联网发展提高运输网络和设备的质量，并采取数字化方式实现对整个网络需求的智能管理。
早在2014年6月，欧盟就成立了欧洲轨道交通研究联盟机构Shift2Rail，该机构的使命是为欧洲的城轨提供数字化能力，打造以乘客为中心、更加可持续的欧洲城轨运输模式。通过技术革新与系统研发，把现有系统集成到现代数字化架构中，实现欧盟轨道交通的信息化与智慧化。
在过去40年中，我国逐步建立起完备的城轨交通体系，随着国内智慧城市的建设，智慧城轨的建设成果也颇受瞩目。相比其他国家，数字技术是我国的后发优势，助力城轨实现更高的技术创新和更快的产业升级，尤其是助力城轨在网络通信、自动控制、人工智能应用等方面走在世界前列。
2019年9月9日，广州地铁21号线天河智慧城示范站正式落成，这座全球首个AI智慧车站集合了未来感与科技感，为市民带来良好的出行体验。
2021年9月28日，广州地铁18号线通车运营，作为广州首条支持人脸识别过闸乘车的线路，实现了单通道每分钟无感通行进站30人，过闸效率显著提升。
2022年6月28日，长沙地铁6号线正式开通，该线路推动了地铁线路运营可视化、分析预测科学化、应急响应智能化、能力拓展平台化、业务升级持续化，体现了智慧城轨出行的新范式，开创了长沙乃至国内轨道交通合作模式及先进技术应用的先河。