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地鐵一號線設計是沿南北交通主軸，緩解南北方向的交通矛盾。這條線路符合城市總體規劃要求，在中環線以內保持在地面以下，符合城市居民出行的主要客流方向。天津市居民原有的出行習慣是以和平區爲中心，向外呈放射性發展。現在，在保留和平區輻射功能的同時，居民的出行規律以海河爲界，海河以西居民的出行順序依次爲紅橋、南開、和平、河西，海河以東的出行順序爲河北、河東、河西，而西北角至小白樓路段是天津市交通流量最大的地方，其中尤以南開區二緯路附近和南京路交通最爲擁擠。據預測，地鐵建成後，在這些路段的早7點高峯時段，地鐵的最大輸送能力將達到4.81萬人次／小時。
地鐵一號線跨越北辰區、紅橋區、南開區、和平區、河西區、津南區6大行政區，不僅能有效地改善沿線交通阻塞及中心地區交通擁擠的緊張狀況，而且縮短了出行者花費在路上的時間。一號線全長約27公里，從劉園出發，沿辰昌路、丁字沽三號路中心線高架通過，過本溪路後入地下轉向東南，穿越天驕公寓住宅區、洪湖裏住宅區、造紙三廠、子牙河、石棉瓦廠，在鐵路西站與既有線北端點相接，既有線過西站後沿大豐路、西馬路、南開三馬路、南京路至新華路東側，再經大沽南路過圍堤道、土城後轉爲高架線，通過大沽南路、微山路、珠江道，在財經學院東側變爲地面線進入終點雙林站。
規劃設計中，地鐵一號線沿途設20餘站，包括西橫堤、果酒廠、本溪路、勤儉道、洪湖裏、西站、西北角、西南角、南開二緯路、海光寺、鞍山道、營口道、小白樓、下瓦房、南樓、土城、陳塘莊、復興門、華山裏、財經學院、雙林站等。據瞭解，改造後的既有線部分(西站至新華路)將由原來的8個車站改爲7個，原有的新華路站將被關閉，原因是營口道———小白樓之間的距離比較近。
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