La metropolitana di Milano è una rete di linee metropolitane a servizio della città di Milano e di parte del suo hinterland, asse portante della sua rete di trasporti pubblici.
Si compone di quattro linee, identificate con numeri e colori diversi, per una lunghezza totale di 95 chilometri. La prima linea, la rossa, fu inaugurata nel 1964, la linea verde nel 1969, la linea gialla nel 1990 e quella lilla nel 2013. Attualmente risulta in costruzione un'altra linea, la linea M4, mentre sono in completamento le altre tratte della linea M5 (Garibaldi FS-San Siro Stadio) e M1 (Sesto 1º Maggio FS-Monza Bettola). È dotata di 103 stazioni, delle quali 85 sono sotterranee. Il gestore della rete è l'Azienda Trasporti Milanesi (ATM), mentre fu costruita dalla società Metropolitana Milanese. Al 2015 è la più lunga rete metropolitana in Italia.
La prima ipotesi di costruzione di una rete metropolitana nella città di Milano risale ad inizio '900, quando l'ingegner Baldassarre Borioli presenta un progetto di sistemazione del nodo ferroviario milanese. Il progetto prevedeva una linea ferroviaria di cintura distante circa 9 km del centro cittadino, dotata di 8 stazioni. Queste sarebbero state servite da altrettante linee metropolitane, disposte a raggiera e aventi origine comune in piazza del Duomo. Una nona linea circolare avrebbe collegato tutte le linee. I primi progetti concreti per una linea metropolitana a Milano sono invece datati 1912, con la presentazione ad opera dell'ingegner Evaristo Stefini del proprio progetto di sotterranea che avrebbe dovuto congiungere Milano con Monza e di quello dell'architetto Carlo Broggi, per una linea che congiungesse Loreto a San Cristoforo. Il Comune fissò pertanto per il marzo 1913 il limite massimo per la presentazione di proposte effettive per la realizzazione e la successiva gestione della metropolitana: fra tutte quelle presentate tre furono quelle scelte. Nel 1914 tuttavia la commissione giudicatrice sancisce che nessuno dei tre progetti rispondesse alle esigenze della città, concludendo che l'unica eventuale linea di possibile attuazione sarebbe stata quella che avrebbe congiunto la stazione Centrale con la stazione Nord, passando per piazza Duomo. Lo scoppio della guerra chiuse definitivamente la breve parentesi.
Nel 1938 è proceduta la pianificazione per un sistema di sette linee, ma fu interrotta dopo l'inizio della seconda guerra mondiale e a causa della mancanza di fondi.
Nel 1942 viene presentato un nuovo progetto ufficiale per una rete metropolitana: è composto da cinque linee, di cui una circolare. A seguito dello scoppio della seconda guerra mondiale il progetto di realizzazione di una rete metropolitana vede un'ulteriore battuta d'arresto.
Il 3 luglio 1952 l'amministrazione comunale deliberò per un progetto di un sistema metropolitano formato da quattro linee e il 6 ottobre 1955 venne creata una nuova società, Metropolitana Milanese, per gestire la costruzione della nuova infrastruttura. Il progetto è stato finanziato con 500 milioni di lire dal Comune e il resto da un prestito da parte dei cittadini, che accorsero entusiasti. Delle linee che compaiono in questo progetto, solamente la linea M1 sarà poi realizzata esattamente come previsto nel piano del 1952. Il cantiere della prima linea è stato aperto in viale Monte Rosa il 4 maggio 1957.
Le stazioni della nuova linea furono disegnate dallo studio di architettura di Franco Albini e Franca Helg, mentre Bob Noorda progettò la segnaletica. Per il progetto di segnaletica e allestimento della metropolitana milanese sia Albini-Helg sia Noorda hanno vinto il premio Compasso d'Oro.
Il primo collaudo del tracciato viene effettuato con una vettura tranviaria il 14 agosto del 1962. La prima vettura (matricola 101) della metropolitana entra in galleria il 10 dicembre dello stesso anno dallo scivolo provvisorio installato davanti al Castello Sforzesco.
La prima sezione da Lotto a Sesto Marelli (21 stazioni) venne inaugurata il 1º novembre 1964, dopo 7 anni di lavori di costruzione. La linea si estendeva per 12,5 km di lunghezza, e la distanza media tra le stazioni era di 590 m. Nello stesso anno, nel mese di aprile, cominciarono i lavori per la seconda linea. I passeggeri sulla rete sono cresciuti costantemente nei primi anni di servizio, passando da 37.092.315 nel 1965 a 61.937.192 nel 1969. Nel 1966 Viene inaugurata la diramazione della linea M1, tratta Pagano-Gambara con due stazioni intermedie. La linea verde da Caiazzo a Cascina Gobba (7 stazioni) ha iniziato il servizio il 27 settembre 1969.
Nel 1970 viene inaugurata la stazione Centrale FS, sulla linea M2, come prolungamento proveniente da Caiazzo, che verrà esteso l'anno successivo fino alla stazione Garibaldi.
L'8 novembre 1971 la tensione di alimentazione della linea 2 viene elevata da 750 V a 1500 V; contemporaneamente cessa l'utilizzo su questa linea dei treni della linea 1. Il 4 dicembre 1972 viene aperta, sulla linea M2, la tratta Gobba-Gorgonzola, già parte delle linee celeri dell'Adda; gran parte delle fermate si trovano fuori dai confini comunali di Milano.
Nel 1975 viene prolungata la linea M1, i nuovi capolinea delle diramazioni sono QT8 (che sostituisce Lotto) e Inganni (che sostituisce Gambara).
Sempre per collegare le maggiori stazione ferroviarie, nel 1978 la linea M2 viene prolungata fino a Cadorna FN, dove si ha un secondo interscambio con la linea M1. A questo punto le due linee sono già rispettivamente di 17,6 km e 23 km di lunghezza con 28 e 22 stazioni ciascuna.
Nel 1980 la linea M1 viene prolungata da QT8 a San Leonardo con tre stazioni intermedie. L'anno successivo viene attivata la nuova diramazione della linea M2 con tre stazioni, Cologno Sud, Cologno Centro e Cologno Nord.
Il 26 aprile 1982 a seguito di un attentato incendiario viene distrutta la stazione di Sesto Marelli. Rimarrà chiusa per essere completamente ristrutturata ed essere messa in sicurezza per cinque mesi.
La verde raggiunge la stazione Porta Genova FS nel 1983; nel 1985 vengono aperte la fermata di Romolo a sud e la tratta Gorgonzola-Gessate a nord.
Nel 1986 sulla linea rossa vengono aggiunte a nord le fermate Sesto Rondò, Sesto FS e Molino Dorino.
Il 2 marzo 1988 si sviluppa un incendio a Loreto al carrello della motrice posteriore di un convoglio fuori servizio destinato al deposito per un controllo. Il 25 giugno successivo si sviluppa un incendio fra Duomo e San Babila all'impianto frenante di un convoglio in servizio sulla linea 1.
Il primo lotto della terza linea (Centrale FS - Duomo), con 5 stazioni, è stato inaugurato il 3 maggio 1990 dopo quasi 9 anni di lavori di costruzione (partiti l'8 settembre 1981); la linea è aperta poco prima dei mondiali di calcio. Il 16 dicembre dello stesso anno la linea raggiunge la fermata di Porta Romana (metropolitana di Milano). Nel 1991 sono aperte sulla linea 3 altre 6 stazioni a sud-est (fino a San Donato) e una a nord-ovest (Sondrio).
Nel 1992 il capolinea di Bisceglie sostituisce il precedente di Inganni. Nel 1994 apre la stazione di Famagosta sulla linea M2 e l'anno seguente viene inaugurata la stazione Zara.
Nel 2003 viene inaugurata la stazione di Maciachini, importante interscambio con i servizi di superficie.
Nel marzo 2005 la linea 2 ha raggiunto la stazione di Abbiategrasso (a sud) e la linea 1 la stazione di Rho Fiera nella diramazione nord. La stazione intermedia di Pero è stata inaugurata nel dicembre 2005.
L'estensione a nord della linea 3 a Comasina (4 stazioni) e un nuovo ramo sud della linea 2 per Assago (2 stazioni) hanno iniziato a funzionare all'inizio del 2011.
Nel contesto del Progetto Rinnovo Stazioni di ATM, poi in parte abbandonato, nel 2008 sono state ristrutturate le stazioni Loreto e Garibaldi FS. A luglio di quell'anno, le stazioni Caiazzo e Amendola sono state sottoposte dalla Soprintendenza per i beni architettonici e paesaggistici a vincolo monumentale, quale esempi di architettura e design contemporaneo.
Il 20 febbraio 2011 viene aperta una seconda diramazione sulla linea M2. Il tracciato è costituito da due fermate Milanofiori Forum e Milanofiori Nord. Il 26 marzo viene prolungata la linea M3 fino a Comasina con tre stazioni intermedie.
Il 16 luglio 2012 sono iniziati i lavori (tratta Linate Aeroporto-Forlanini FS) per la nuova linea delle metropolitana (M4).
Il 26 settembre 2012 alle 9.45 due treni sono entrati in collisione nella stazione Gioia. Quaranta persone sono state portate in ospedale, fortunatamente nessuna in gravi condizioni. La circolazione è ripresa alle 13.00, i treni però non effettuavano la fermata Gioia.
Dopo una serie di slittamenti e dopo ben 23 anni dall'ultima nuova linea, il 10 febbraio 2013 è stata inaugurata la linea M5, i cui lavori sono iniziati il 16 luglio 2007. Il primo tratto, che comprende sette stazioni, ha una lunghezza di 4,1 km. Il 1º marzo 2014 la linea 5 ha raggiunto la stazione di Garibaldi FS con un'estensione complessiva di 6,1 km e 9 stazioni. I lavori per la seconda tratta da Zara a Garibaldi FS sono iniziati nel 2007 e la terza tratta da Garibaldi FS a San Siro Stadio invece sono iniziati nel 2010.
A novembre 2014 il comune di Milano ribadisce l'intenzione di proseguire con la costruzione della linea 4.
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