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Seit 1850 gab es im Saaletal Bemühungen lokaler Eisenbahnkomitees zum Bau einer Eisenbahnstrecke. Insbesondere die Universitätsstadt Jena strebte nach dem Anschluss an das entstehende Eisenbahnnetz. Allerdings verhinderten die unterschiedlichen Interessen der betroffenen Thüringer Kleinstaaten lange Zeit die Umsetzung der Planungen. Erst nach dem Staatsvertrag vom 8.Oktober 1870 zwischen Sachsen-Weimar-Eisenach, Sachsen-Meiningen, Sachsen-Altenburg und Schwarzburg-Rudolstadt wurde am 3.April 1871 der neu gegründeten Saal-Eisenbahn-Gesellschaft die Konzession zum Bau und Betrieb einer Eisenbahnlinie von Großheringen über Jena, Rudolstadt nach Saalfeld erteilt. Am 30.April 1874 folgte die feierliche Streckeneröffnung.
In Großheringen wurde drei Monate später am 14.August 1874 auch die Bahnstrecke der Saal-Unstrut-Eisenbahn-Gesellschaft über Sömmerda nach Straußfurt eröffnet. Diese Linie wurde von der Nordhausen-Erfurter Eisenbahn-Gesellschaft mitbetrieben.
Anfangs war es nur eine Strecke mit regionaler Bedeutung, welche in Großheringen die Thüringer Stammbahn, von Bebra über Erfurt nach Weißenfels verlaufend, mit der Nord-Südstrecke von Weißenfels über Gera in Saalfeld verband. Aufgrund wirtschaftlicher Misserfolge und unter preußischem Druck wurde 1895 die Saal-Eisenbahn an Preußen verkauft und der Königlichen Eisenbahndirektion in Erfurt zugeordnet. Erst 1899 wurde bei Großheringen die Verbindungsbahn Ost in Betrieb genommen, wodurch Großheringen umfahren werden kann. Dadurch fahren die Züge von Weißenfels kommend über die 25 Kilometer kürzere Saalbahn (als über Gera) direkt nach Saalfeld. Die Saalbahn wurde somit zusammen mit der anschließenden Frankenwaldbahn eine der wichtigen Nord-Süd-Strecken Deutschlands. Zwischen 1936 und 1939 verkehrten unter anderem die Fernschnelltriebwagen, welche Berlin mit München beziehungsweise Stuttgart verbanden, über die Saalbahn und erreichten dabei eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 95 km/h. Von 1935 bis Mitte 1941 erfolgte die Elektrifizierung der Strecke und somit eine Verbindung des mitteldeutschen und süddeutschen Netzes.
Fünf Jahre später wurden aber im Rahmen der Reparationsleistungen durch die Sowjetunion sämtliche Bestandteile für den elektrischen Betrieb und zusätzlich das zweite Streckengleis demontiert. Aufgrund der Teilung Deutschlands verlor die Strecke in den folgenden vier Jahrzehnten ihre Bedeutung als Nord-Süd-Bahn, blieb aber wichtig für das Saaletal mit Saalfeld als bedeutendem Rangierbahnhof. In Probstzella bestand damals einer von acht Eisenbahngrenzübergängen, weshalb die Saalbahn auch von Interzonenzügen genutzt wurde. Ab 1981 war die Strecke wieder zweigleisig befahrbar, zuvor war der nördliche Streckenabschnitt 1967 bis Camburg elektrifiziert worden.
Mit der Wiedervereinigung Deutschlands im Jahre 1990 ist die Saalbahn erneut eine wichtige Eisenbahnfernverbindung zwischen Mitteldeutschland und Süddeutschland geworden. Sie wurde bis 1995 wieder elektrifiziert und bis 2005 saniert. Ab 2017 sollen die westlich über Erfurt verlaufenden Neubaustrecken Erfurt-Leipzig Nürnberg-Erfurt die Fernverkehrsfunktion der kurvigen und damit langsameren Saalbahn übernehmen. Im Jahr 2007 benötigt ein ICE für den 85 Kilometer langen Abschnitt Naumburg-Saalfeld 53 Minuten, was einer Reisegeschwindigkeit von 96 km/h entspricht.
Die Höhendifferenz zwischen Großheringen und Saalfeld beträgt 99 Meter, die maximale Streckenneigung 1:200 (5 ‰). Da die Strecke dem Lauf der Saale folgt, kommen achtzig Bogenwechsel vor, der kleinste Radius beträgt 450 Meter, wodurch die Streckenhöchstgeschwindigkeit mit 120 km/h vergleichsweise gering ist.
Basierend auf einem Artikel von Wikipedia