Ein Kopfbahnhof ist ein Bahnhof, an dem eine Strecke endet. Alle Züge fahren auf einer Seite in den Bahnhof ein und auf der gleichen Seite wieder aus. Diese Konfiguration ist typisch für Großstädte, wo der Bahnhof möglichst nah an das damalige Stadtzentrum gebaut werden sollte, oder wo aufgrund der topographischen Gegebenheiten die Strecke nicht weitergeführt werden kann (z.B. im Gebirge oder an der Küste). Die Bauweise ermöglicht den Bau repräsentativer Empfangsgebäude und bietet als Vorteil für umsteigende Reisende die Möglichkeit, barrierefrei umsteigen zu können - wobei letzteres üblicherweise durch lange Wege erkauft wird (Hbf München anyone?).
Das Foto zeigt den Frankfurter Hauptbahnhof, einen der größten Kopfbahnhöfe Europas. Weitere bekannte Kopfbahnhöfe in Deutschland gibt es unter anderem in Leipzig und München. Ebenfalls sehr bekannt sind die zahlreichen Kopfbahnhöfe in Paris, London und Moskau, um nur einige wenige Beispiele zu nennen.
Kopfbahnhöfe werden allerdings schnell ineffektiv, sobald der Verkehr zunimmt, da alle Züge die Gleise vor dem Bahnhof zweimal passieren müssen, einmal bei der Einfahrt und dann wieder bei der Ausfahrt. Es ist wichtig, dass diese Gleise kein Engpass werden. Aus genau diesen Gründen wurden viele Bahnhöfe später aufgegeben (z.B. in Hamburg), in Durchgangsbahnhöfe umgebaut (z.B. in Berlin) oder wurden durch spätere Erweiterungen in kombinierte Kopf- und Durchgangsbahnhöfe umgestaltet (z.B. Zürich HB). Dieser Nachteil kommt auch im Spiel zum Tragen, sobald die Anzahl der Züge groß genug ist.
Die Standardlösung für Kopfbahnhöfe sieht ungefähr so aus. Vor jedem Bahnsteig steht ein Pfadsignal, durch welches hindurch der Weg zum Bahnsteig reserviert wird, bei der Ausfahrt wartet ein Zug dann am Signal, bis er einen Pfad durch den Kreuzungsbereich reserviert hat. Das Signal auf der anderen Seite ist einseitig, damit Züge nicht versehentlich auf dem falschen Gleis aus dem Bahnhof ausfahren können.
Man kann natürlich auch Kopfbahnhöfe mit weniger oder mehr Gleisen bauen, ganz wie es die Situation erfordert.
Wer (aus welchen Gründen auch immer) unbedingt auf Pfadsignale verzichten möchte (die gerade hier besonders sinnvoll sind), kann den Bahnhof auch mit Vorsignalen ausrüsten. Das wird für einen kleinen Bahnhof (also zwei oder allerhöchstens drei Gleise mit wenig Verkehr) noch einigermaßen gut funktionieren, spätestens beim nächsten Bahnhofsgleis werden die Züge anfangen vor dem Bahnhof zu warten, dass der Signalblock mit den Kreuzungen frei wird. Diese Lösung war also letztmalig in den nuller Jahren relevant und ist hier nur aus historischen Gründen bzw. der Komplettheit halber aufgeführt.
Ein großer Kopfbahnhof könnte zum Beispiel so aussehen wie in diesem Bild. Mehrere zweigleisige Strecken führen zu dem Bahnhof bzw. wieder von ihm weg. Die Signalisierung ist ohne weitere Überraschungen, das eigentliche Problem ist hier, dass sich die Züge sehr schnell gegenseitig behindern, trotz Pfadsignalen. So kann es - je nach Fahrplänen - passieren, dass ein Zug von links kommt, in den Bahnhof recht weit links einfährt und dann nach rechts weiterfahren soll. Dazu muss er nun einmal quer durch das gesamte Bahnhofsvorfeld fahren. Bei viel Verkehr wird das schwierig, denn da sind dann ständig andere Züge in diesem Bereich unterwegs.
Ähnliches gilt für die Strecken von/nach links unten. Die Züge müssen bei der Einfahrt durch den gesamten Kreuzungsbereich, und bei der Ausfahrt ebenso. Gleichzeitig kommen Züge von links und rechts, die auch ihre jeweiligen Strecken erreichen wollen. Somit sind gerade die Strecken von und zum Bahnhof das Nadelöhr, nicht unbedingt der Bahnhof selbst.
Nach umfangreichen Experimenten war dieser Bahnhof das Ergebnis. Der Bahnhof selbst hat sich überhaupt nicht verändert, die Änderungen liegen alle im Bahnhofsvorfeld, immer mit dem Ziel, dass mehr Züge gleichzeitig in den Bahnhof ein- bzw. aus dem Bahnhof ausfahren können, und dass sich die Züge egal bei welchen Pfaden durch den Kreuzungsbereich so wenig wie möglich gegenseitig behindern.
Folgende Änderungen sind leicht zu sehen: Zusätzliche Gleise, damit Züge mehrere Möglichkeiten haben, den Bahnhof zu erreichen und zu verlassen - wenn ein Weg gerade blockiert ist, kann man eben noch einen anderen nutzen. Züge von links und rechts können nun jeweils links und rechts in das eigentliche Bahnhofsvorfeld einfahren. Die Züge von/nach links unten haben ebenfalls mehr Gleise zur Verfügung, außerhalb des Bildes links unten sind dann noch weitere Weichen und Überwerfungsbauwerke zum Sortieren auf die eigentlichen Strecken.
Man könnte nun noch Wegpunkte an die verschiedenen Teilstrecken im Bahnhofsvorfeld setzen, um die Züge möglichst geeignete Gleise zu führen, so dass sie nicht unnötige Wege quer durchs Bahnhofsvorfeld nehmen müssen.