mini|S-Bahn-Zug auf der Linie S2 in der Station Taunusanlage, Baureihe 423 mini|Einfahrt in den City-Tunnel am Südbahnhof
Der City-Tunnel Frankfurt ist ein zentraler Bestandteil der S-Bahn Rhein-Main. Er führt vom Frankfurter Hauptbahnhof durch die Frankfurter Innenstadt und teilt sich nach der Unterquerung des Mains in einen Ast zum Südbahnhof und einen Ast nach Frankfurt-Oberrad.
Die Länge des ursprünglichen (westlichen) Tunnels beträgt 4728 Meter, die des später ergänzten östlichen Tunnelabschnitts zusätzlich 1633 Meter. Die Länge des durchgehenden Hauptstrangs vom Hauptbahnhof bis Frankfurt Mühlberg beträgt 5446 Meter.
Uneingeschränkt dürfen im Tunnel nur Triebzüge der Baureihen 420, 423 und 430 fahren.
Verlauf Der City-Tunnel Frankfurt beginnt westlich des Hauptbahnhofs, wo die Bahnstrecken Frankfurt–Friedberg und Frankfurt–Eschhofen in den Tunnel führen. In Frankfurt (Main) Hbf (tief) beginnt die eigentliche Stammstrecke, bei der es sich betrieblich um zwei eingleisige parallele Bahnstrecken mit eigenen Streckennummern (3681, 3682) handelt. Diese Strecken laufen weiter durch den westlichen Ast des Tunnels und enden in Frankfurt (Main) Süd. Dort schließt sich die S-Bahn-Strecke nach Darmstadt an (siehe Bahnstrecke Frankfurt am Main–Heidelberg). Südlich des Mains zweigt die Bahnstrecke Frankfurt Schlachthof–Hanau ab, die durch den östlichen Ast des Tunnels und weiter durch den City-Tunnel Offenbach nach Hanau Hbf führt.
Die Kilometrierung der Strecken 3681 und 3682 beginnt in Frankfurt (Main) Hauptbahnhof tief mit einem Zuschlag von 50 km. Diese setzt sich auch auf den S-Bahn-Abschnitten der Ausläuferstrecken nach Hanau und nach Darmstadt fort.
Geschichte Hauptbahnhof bis Konstablerwache Im Lichte wachsender innerstädtischer Verkehrsprobleme in Frankfurt wurde in den 1960er Jahren die Idee einer innerstädtischen Verbindungsbahn trotz fehlender betriebswirtschaftlicher Rentabilität wieder aufgegriffen. 1964 schlossen die Stadt und die Bundesbahndirektion Frankfurt am Main eine Vereinbarung über die planerische, betriebliche und verkehrliche Zusammenarbeit für den Personenverkehr in und im Umfeld der Stadt. Im Juni 1966 wurde der Vorentwurf für die Verbindungsbahn dem Bundesverkehrsminister zur technischen Genehmigung vorgelegt. Über die Finanzierung konnte in Verhandlungen zwischen Bund, dem Land Hessen, der Stadt Frankfurt und der Deutschen Bundesbahn zunächst keine Einigung erzielt werden.
Am 28. Mai 1978 wurde das erste Teilstück in Betrieb genommen. Die S-Bahnen der Taunus-Eisenbahn (S1), der Main-Lahn-Bahn (S2), der Limesbahn (S3), der Kronberger Bahn (S4), der Homburger Bahn (S5) und der Main-Weser-Bahn (S6) fahren seitdem über eine bis zu 39 Promille steile Rampe in Höhe des ehemaligen Postbahnhofs von westlicher Seite in den Tunnel ein und erreichen nach knapp 500 Metern Frankfurt (Main) Hauptbahnhof (tief). Die Mainbahn (S14, heutige S8) wurde kurze Zeit später einbezogen. Bis hierhin wurde der Tunnel in offener Bauweise errichtet, wobei das Empfangsgebäude des Hauptbahnhofs in diesem Bereich vorübergehend abgetragen wurde.
Vom Hauptbahnhof aus wurde die Strecke bergmännisch gebaut. Sie unterquert das Bahnhofsviertel und erreicht nach knapp 700 Metern den Bahnhof Frankfurt (Main) Taunusanlage. Hier schwenkt der Tunnel nach Osten und trifft nach etwa 250 Metern auf den C-Tunnel der U-Bahn Frankfurt, mit dem er gemeinsam unter der Freßgass zum Bahnhof Frankfurt (Main) Hauptwache führt.
1983 wurde der City-Tunnel weitgehend in offener Bauweise 600 Meter nach Osten unter der Zeil bis zur Konstablerwache verlängert. Auch dieser Abschnitt ist ein Gemeinschaftstunnel der S-Bahn (mittig) mit der C-Linie der U-Bahn (jeweils außen), wobei die südliche U-Bahn-Strecke auf einem Teilabschnitt kurz vor der Konstablerwache wegen vorhandener Überbauung bergmännisch aufgefahren werden musste.
Vom 31. Juli bis zum 18. August 2006 wurde der fast 30 Jahre alte Tunnel bis zur Konstablerwache saniert. Dabei wurden 30 Weichen ausgetauscht. Die Kosten beliefen sich auf rund 15 Millionen Euro.
Abzweig zum Ostbahnhof Zwischen den Stationen Frankfurt (Main) Konstablerwache und Frankfurt (Main) Ostendstraße wurde der Anschluss für einen abzweigenden Tunnel zum Bahnhof Frankfurt (Main) Ost bereits eingebaut, durch den in Zukunft die Nordmainische S-Bahn über Maintal nach Hanau führen soll. Im Rahmen des Baus der U-Bahn am Ostbahnhof wurden gleichfalls die Voraussetzungen für die Errichtung eines S-Bahn-Tunnels geschaffen, da das durch eine geplante Überbauung später nicht mehr möglich gewesen wäre.
Main-Unterquerung Der nächste große Bauabschnitt folgte 1990 weiter in südöstlicher Richtung. Unter einem Häuserblock zwischen der Hanauer Landstraße und der Ostendstraße entstand die Station Ostendstraße. Die Strecke unterquert 300 Meter weiter südlich den Main. Wegen des geringen Abstandes zur Flusssohle erforderte dieser Tunnelabschnitt das Absenkverfahren: Zunächst wurden im Wasser die Baugruben ausgehoben und dann die fertigen Röhren in je zwei Hälften dort versenkt. Um ein Durchbrechen des Mains und damit ein Fluten des City-Tunnels zu verhindern, wurden im Bereich der Main-Unterquerung spezielle Wehrkammertore eingebaut, die im Notfall vom Stellwerk Fsf aus geschlossen werden können.
Nach der Main-Unterquerung teilt sich der Tunnel: Ein Ast verläuft in Richtung Sachsenhausen, wo er unterhalb der Sachsenhäuser Altstadt Frankfurt (Main) Lokalbahnhof erreicht und danach über eine Rampe zum Bahnhof Frankfurt (Main) Süd geführt wird. Am Südbahnhof entstand ein Umsteigeknoten zwischen S-Bahn, Regional- und Fernverkehr, Straßenbahn und der A-Strecke der U-Bahn.
Östlicher Ast
Der zweite Streckenabschnitt, der 1992 fertiggestellt wurde, zweigt nach der Mainunterquerung auf Sachsenhäuser Seite Richtung Osten ab und führt dort zum Bahnhof Frankfurt (Main) Mühlberg. Danach kommt die Bahn im Bereich des ehemaligen Bahnhofs Frankfurt-Oberrad für ca. 1,2 Kilometerhttp://maps.google.de/maps?q=50.104896,8.731655&ll=50.104685,8.723488&spn=0.010226,0.019205&t=h&z=16 wieder an die Oberfläche, bevor der City-Tunnel Offenbach beginnt, wo sich der nächste Bahnhof, Offenbach-Kaiserlei, bereits auf Offenbacher Stadtgebiet befindet.
Ertüchtigung Ab September 2009 wurde im City-Tunnel die Sicherungstechnik verändert. Ab 14. Juni 2010 konnte die stündliche Zugfrequenz im Tunnel von 22 auf 24 Züge pro Richtung erhöht werden. Damit wurde es möglich, die zuvor in Verkehrsspitzenzeiten im Frankfurter und im Offenbacher Hauptbahnhof endenden Züge der S2 durchzubinden. Insgesamt werden damit nun täglich 28 zusätzliche Fahrten im Tunnel angeboten. Die Ertüchtigung kostete 8,1 Millionen Euro. Geändert wurden dabei auch die Geschwindigkeitsprüfabschnitte der punktförmigen Zugbeeinflussung, in denen ursprünglich nur Geschwindigkeiten in 5er Schritten, wie etwa 35, 25 oder 20 km/h, geprüft wurden. Nun werden die Geschwindigkeiten abgeprüft, die das jeweilige notwendige Minimum darstellen. Diese können nun jegliche Zahl sein, wie z. B. 31, 23 oder 18 km/h. Wenn bei der Einfahrt in eine Station das Ausfahrsignal Halt zeigt, kann daher etwas später bzw. schwächer gebremst werden, was Zeit spart. Dafür wurden auch die Standorte der Prüfabschnitte teilweise verlegt.
Technik Eine Reihe von Entwurfsparametern des Tunnels, sowie dessen Betriebsvorschriften weichen von den Vorschriften der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) von 1967 ab. Begründet wurde dies mit der erstmaligen Verwendung der Baureihe ET 420 und der damit verbundenen Besonderheiten (zentrale Türschließeinrichtung, erhöhte Einstiegshöhe), der besonders dichten Zugfolge in Verbindung mit einem Taktfahrplan und der daraus folgenden notwendigen raschen Betriebsabwicklung. Dies waren unter anderem:
Einschränkung des Lichtraumprofils (1,90 m in der Breite, 10 cm weniger gegenüber dem Regellichtraum) reduzierte Fahrdrahthöhe (4,8 Meter über Schienenoberkante) Gleisabstand von 3,8 Meter Aufstellung von Signalen ohne besondere Kennzeichnung links vom Gleis (nur bei eingeschränkten Raum- und Sichtverhältnissen) Aufstellung der Signale im Abstand des reinen Betriebsbremsweges (im Gegensatz zum Bremswegabstand außerhalb des Tunnels), deshalb wird auch kein verkürzter Vorsignalabstand gesondert signalisiert. Verzicht auf Ausfahrvorsignale (weil alle Züge planmäßig am Bahnsteig halten, dies hatte zur Folge, dass bis zur Ausstattung mit Ausfahrvorsignalen 2018 auch Leerfahrten beim Durchfahren des City-Tunnels an jedem Bahnsteig halten mussten) zusätzlich zu den 2000-Hz-, 1000-Hz- und 500-Hz-PZB-Magneten wurden Geschwindigkeitsprüfabschnitte verlegt, um die Anpassung der Fahrgeschwindigkeit an die Signalstellung zu überwachen (im Zuge der Sanierung 2006 wurden die 1000-Hz- und 500-Hz-Magnete ausgebaut und weitere Geschwindigkeitsprüfabschnitte verlegt, um eine Beeinträchtigung des Betriebs durch die restriktive Geschwindigkeitsüberwachung der PZB 90 zu umgehen. Dies hat zur Folge, dass Züge, die auf ein haltzeigendes Signal zufahren, eine enge Folge von Prüfabschnitten mit stellweise schnell fallenden Prüfgeschwindigkeiten durchfahren, sodass die Geschwindigkeit direkt vor dem Signal maximal 30 bis 20 km/h betragen kann.) Gleiswechselbetrieb wird durch Signal Hp2 angezeigt, ohne zusätzliche besondere Kennzeichnung durch Gleiswechselanzeiger im Gegengleis sind keine Einfahrsignale aufgestellt (Ausfahrsignal einer Station war gleichzeitig Einfahrsignal der nächsten Station) Die Station Taunusanlage wird wegen vorhandenen Einfahr- und Ausfahrsignalen als Bahnhof definiert (obwohl die Station über keinerlei Weiche verfügt, die dafür Voraussetzung wäre) Fahren auf Sicht nur mit maximal 30 km/h erlaubt, und nur wenn die Tunnelbeleuchtung eingeschaltet ist (abweichend von maximal 40 km/h bei normalen Tunneln) Vorsichtssignal wird automatisch am Einfahrsignal geschaltet, wenn sich ein Zug vor dem Einfahrsignal befindet und der ausfahrende Zug mit der Spitze bereits den Bahnsteig verlassen hat. Damit wurde ein Nachfahren in einen noch besetzten Abschnitt möglich, um den Verkehr zu beschleunigen (wurde wegen der im City-Tunnel kurzen Haltabstände und der Ergänzung des Auf-Sicht-Fahrens um 400 m bis hinter das nächste Signal überflüssig und im Zuge der Sanierung 2006 abgeschaltet. Ausnahme war das Einfahrsignal des Bahnhofs Lokalbahnhof von Frankfurt Süd kommend, das bis zur Umstellung auf das Ks-Signalsystem 2018 weiterhin das Zs7 automatisch schalten konnte) auf das Geben des Signals Zp1 (Pfeifen) bei der Einfahrt in den Tunnel wurde verzichtet.
Stellwerk Die Strecken wurden zunächst aus dem am 15. März 1977 in Betrieb genommenen Relaisstellwerk Fsf (Frankfurt S-Bahn Fahrdienstleiter) der Bauart Sp Dr S 60 gesteuert. Sein Stellbereich umfasste neben der Tunnelstrecken einen Teil des Bahnhofsteils Frankfurt (Main) Hoch/Tief (ehem. Fädelstelle, ermöglicht unter anderem die Zufahrt nach Frankfurt (Main) Außenbahnhof mit der ansässigen S-Bahn Werkstatt (ehem. Postbahnhof) und zum Frankfurter Hauptbahnhof) und die Abzweigstelle Frankfurt am Main Kleyerstraße. Im Stellbereich befanden sich 170 Geschwindigkeitsprüfeinrichtungen, 34 Weichen, 150 Achszähler, 154 Signale und 105 Anzeiger, die durch 160 km Kabel verbunden waren. Das Stellwerk war im Bereich des Hauptbahnhofs untergebracht.
miniatur|Die 2018 in Betrieb genommene Signalisierung reizt die Möglichkeiten des Ks-Signalsystems aus. Am Beispiel eines Signals an der Ostendstraße: Bei einem freien Abschnitt sind bis zu 70 km/h zulässig („Halt erwarten“ am Folgesignal), bei zwei freien Abschnitten sind 60 km/h am Folgesignal zu erwarten, bei drei freien Abschnitten bestehen keine Einschränkungen mehr (80 km/h über Folgesignal hinweg zulässig).