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Durchgangsbahnhof in Gleistieflage Hamburg Hauptbahnhof (Gleise von Norden nach Süden durchgehend)

Als Durchgangsbahnhof bezeichnet man einen Bahnhof, der im Gegensatz zum Kopfbahnhof, den Schienenverkehr aus zwei Richtungen zulässt. Diese Bauform ist trotz ihrer teilweise problematischen Integration in die Infrastruktur der zugehörigen Stadt die praktikablere, da das entsprechende Gleisfeld mit den Weichen weniger umfangreich ausfallen kann. Zudem können die erlaubten Geschwindigkeiten vor der Einfahrt höher sein; bei einem Kopfbahnhof müssen sie aus Sicherheitsgründen deutlich reduziert werden. In einigen Fällen wurden deshalb schon vorhandene Kopfbahnhöfe zu Durchgangsbahnhöfen umgebaut.

Durchgangsbahnhöfe, bei denen sich das Empfangsgebäude in der Mitte der Gleisanlagen befindet, werden als Inselbahnhöfe bezeichnet. Erster Durchgangsbahnhof einer deutschen Großstadt war der 1879 in Betrieb genommene Hauptbahnhof Hannover.

In Kassel wird der Fernverkehr seit 1991 statt vom Kopfbahnhof mit dem Namen „Hauptbahnhof“ über den neu ausgebauten Durchgangsbahnhof Kassel-Wilhelmshöhe abgewickelt.

Ein deutliches Beispiel ist auch Berlin, wo während der Teilung Berlins sämtliche Kopfbahnhöfe rund um die Innenstadt stillgelegt wurden, während diejenigen entlang einer Ost-West-Achse schon durch die – bereits 1882 eröffnete – Berliner Stadtbahn miteinander verbunden und zu Durchgangsbahnhöfen umgebaut waren; nach der Deutschen Wiedervereinigung wurde diese Verbindung durch eine den Tiergarten untertunnelnde Nord-Süd-Verbindung ergänzt. Am Kreuzungspunkt wurde der Hauptbahnhof in Betrieb genommen.

Größere Bauvorhaben, bei denen ein Kopfbahnhof zu einem Durchgangsbahnhof umgebaut bzw. von diesem ersetzt wird, sind die Projekte Wien Hauptbahnhof und Stuttgart 21. Beispiel eines kombinierten Kopfbahnhofes mit Durchgangsgleisen sind der Dresdner und der Zürcher Hauptbahnhof. Bis 2013 besaß auch der Salzburger Hauptbahnhof Kopfgleise, diese wurden seit 2009 zu Durchgangsgleisen umgebaut. Der Durchgangsbahnhof mit den meisten Gleisen in Europa ist der Nürnberger Hauptbahnhof.