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  5號線原名上海市莘閔輕軌交通線工程,由上海申通集團有限公司、上海閔行城市建設投資開發有限公司、上海閔行聯合發展有限公司組建的上海莘閔軌道交通線發展有限公司投資。線路由閔行區政府提出籌建,是唯一一條由區政府(閔行區)投資建設的軌交線路。最初由上海現代軌道交通股份有限公司負責運營,該公司的設立是上海市軌道交通體制改革的成果,是落實市有關部門關於軌道交通投資、建設、運營、監管縱向“四分開”和橫向適度競爭原則的重大舉措。2009年初,改由上海地鐵第一運營有限公司運營。  相對於上海其他軌道交通線路,部分列車車輛編組只有每列4輛。採用的法國阿爾斯通列車(05C01)是首次由上海本地組裝製造。在非南延伸段區間乘坐起步票價2元,超出該段的均為3元起步。  5號線的線路標誌色為PANTONE 2582C(C=49 M=78 Y=0 K=0)。

  5號線原為規劃R1線的南段,南起現在的金山衛站,莘莊站以南沿滬杭公路、奉柘公路、江海路、南橋路、滬杭公路、滬閔路行駛,並規劃沿東川路的支線,現在的5號線即為其中的滬閔路段和滬杭公路段一部分以及支線。但閔行區希望儘早建成該段線路,故以“城市高架有軌電車莘閔線工程”為名於2000年8月8日提前開工建設並獨立運營。莘閔輕軌北起閔行區莘莊站,沿滬閔路往南至交通大學附近折向東川路。最初計劃止於金平路站,後改為至閔行開發區站,全長17.206公里。除起點段的410米地面線外,均為高架線路。全線設11座車站和劍川路停車場1座。除莘莊站為地面站外,其餘均為高架車站。工程總投資34.37億元。線路於2002年12月28日建成貫通,並於2003年11月25日投入試執行。  配合閔浦二橋的建設,南延伸西渡站與江川路站的車站結構,以及西渡至滬閔路東川路南側(距預留分岔約1公里處)的軌道已作為“滬閔路—滬杭公路地方交通越江工程調整”先行開工建設。“滬閔路—滬杭公路地方交通越江工程”簡稱為閔浦二橋,它北起閔行區滬閔路東川路以北,南至奉賢區滬杭公路西閘路以南,全長為4.73公里。工程總體設計方案為公路與軌道交通上下疊合的佈置形式,上層為公路雙向四車道,下層為軌道交通5號線。大橋公路部分於2010年5月21日通車。  南延伸段原為規劃R1線的東川路以南段。為了方便奉賢區人民出行,經上海市政府的協商,原本閔行區政府投資建造的區內軌交決定跨越黃浦江延伸至奉賢區。南延伸工程線路長約19.628公里,按規劃要求預留繼續向南延伸的條件。地下線長約7.747公里,敞開段約0.668公里,高架線約11.213公里,設地下站4座、高架站5座,另新建平莊公路車輛基地和莘莊停車場各一座。線路自東川路站以北的預留分岔引出,沿滬閔路,經閔浦二橋過江後沿滬杭公路至西渡,再經團南路折向東,過S4高速公路,至金海路向南,跨G1501高速公路後,沿金海路至平莊公路站。除了新建車站之外,此工程還包括東川路站的改造,在現站臺兩側各新增一條軌道,使站臺由側式站臺變為雙島式站臺。其中工程總投資106.19億元。於2014年6月30日以“西渡站—環城北路區間高架樁基工程”為名開工,於2018年12月30日建成通車。  由於5號線原線車站只能容納4節編組車輛,考慮到南延伸段車站為6節編組設計,需要對原車站進行改造,以適應開通後的客流增加。既有設施改造工程包括改建5號線莘莊站、春申路站、銀都路站、顓橋站、北橋站、劍川路站等6座車站,將有效站臺長度從80米增加到120米。改造莘莊站站後折返線,新建莘莊停車場出入段線,以及與1號線的聯絡線。改造相關的供電、通訊、通風空調、給排水消防等系統,並結合環保要求在部分割槽段設定隔音屏障。工程總投資2.32億元。

  2018年10月20日起,5號線進入訊號改造施工二階段後將同步啟用新的列車執行圖。莘莊站～東川路站在完成站臺“4改6”擴建改造工程及訊號系統升級改造後,首次全部開行新購入的6節編組列車,而東川路站～閔行開發區站將繼續開行4節編組列車。運營從大小交路方式調整為分段運營方式,乘客需在東川路站進行“4/6”節編組列車的雙向換乘,具體為:往閔行開發區站的乘客在東川路站下車,同站臺換乘4節編組列車;反之,乘客抵達東川路站後,換乘往莘莊站方向的6節編組列車。

  5號線列車編號中0514為空號。列車設計時速80 km/h,長19.49米(Tc)/19.44米(Mp),寬2.6米,為VVVF交流傳動,設計壽命30年。

  在南延伸段試執行期間收到浦江大樓居民投訴噪音問題,為有效控制列車開行噪音的影響,在不影響總體5號線運能的前提下,在東川路站—西渡站約2公里區段內,列車將限速20km/h執行。至於為何在江面上也需要限速,並沒有答覆。

  5號線南延伸二期計劃從平莊公路站起,沿金海公路至金海支路,向西轉至規劃A3高速北側,線路跨A3高速和浦東鐵路後轉至海灣路直至海灣,沿途經南橋、柘林等地。擬設一座停車場。目前尚無建設時間表。

  5號線北段由莘莊站至虹橋火車站站,走向為自莘莊站向西北折入七莘路,向北進入虹橋樞紐,全長14.3公里,計劃設11站,被列入2010~2020年的建設規劃,同時在《上海市城市快速軌道交通近期建設規劃(2010-2020年)》中,將北段列為“新建線”,而不是類似南延伸的“延伸線”。2011年,5號線北段規劃併入原17號線。但根據2016年公佈的《上海市軌道交通近期建設規劃(2017-2025)》,該線路由嘉閔線代替。
上海軌道交通5號線,又名莘閔輕軌、莘閔線,是上海軌道交通第4條建成通車的線路。