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  大井町線在1993年以後進行大規模改善工程。這是為了使大井町線具有田園都市線的分流機能,並且緩和該線的擁擠狀況。  東急大井町線改善、田園都市線複復線化(二子玉川 - 溝之口間)進行了下列工程。除等等力站以外其他皆已完工。  另外,隨著急行運轉開始造成列車運轉間隔的縮短,為促進安全於2008年2月23日起保安裝置由自動列車停止裝置 (ATS) 更新為自動列車控制裝置 (ATC-P) 。

  以緩和田園都市擁擠為目的的特定都市鉄道整備事業計畫於1995年得到核准,以「大井町線大岡山 - 二子玉川園(當時)間改良工事暨田園都市線二子玉川園 - 溝之口間複復線化工程」名義施工。  當初工程內所列的大井町線內改善路段僅從大岡山到二子玉川,急行運轉也只在同路段執行。此外,急行待避裝置與通過線上下行分開設定,上行設於等等力站(往大井町方向)、下行設於尾山臺站(往溝之口方向),同時計劃將兩站地下化。  但是2000年計畫遭到變更,改善工程追加大井町 - 大岡山間,如此一來大井町線改良工程的範圍擴及到全線。同時間前項提及的急行通過線改成集中設定於等等力站<ref name="TOKYU NEWS 2000/11/17"></ref>。  依據東急電鐵網站所示,急行運轉原本預計在2004年開始,但因為徵收用地遇到困難而延至2007年。2008年3月28日起開始大井町線內的急行運轉,而延伸至溝之口則於2009年6月發表,但實際上在7月11日才開始。

  工程完成後,大井町線延伸至溝之口站為止。  二子玉川 - 溝之口間為四線路段,外側2線為田園都市線,內側2線則為大井町線。然而途中的二子新地與高津兩站只在外側的田園都市線設有月臺。因此,兩站被視為是田園都市線的車站,而非大井町線的車站。  前述的各站停車列車分為兩系統。二子玉川 - 溝之口間行駛大井町線並通過高津、二子新地兩站的各站停車,其種別色為綠色;二子玉川 - 溝之口間行駛田園都市線但停靠高津、二子新地兩站停車的各站停車,其種別色則是藍色。

  

  記載截至2013年為止用於營業執行的車輛。
大井町線()是日本東急電鐵(東急)營運的鐵路線,連線東京都品川區大井町站與神奈川縣川崎市高津區溝之口站。