L'histoire du S-Bahn de Berlin décrit le long processus qui met en place et maintient un réseau ferré régional S-Bahn électrifié dans la capitale allemande.
Le réseau ferré berlinois avant le S-Bahn (1838-1924) vignette|Une rame menée par une locomotive T2 en gare de sur le Stadtbahn vers 1900. vignette|Le tracé du Ringbahn en « tête de chien » en 1885. Les premières voies ferrées berlinoises ont été construites à partir de 1838 avec la ligne Berlin-Zehlendorf-Potsdam. En 1846, cinq gares en cul-de-sac sont déjà en service dans la ville, et chaque gare dispose d’une ou de plusieurs lignes ferroviaires radiales qui permettaient de se rendre dans presque toutes les directions. En 1882, on comptait neuf gares tête de ligne.
Pour connecter les lignes radiales entre elles, on a construit en 1851 une première ceinture ferroviaire autour de la ville, la « Berliner Verbindungsbahn », en suivant le tracé des anciens remparts de Berlin. La ceinture encerclait les trois-quarts de la ville, de la gare de Stettin à la gare de Francfort en passant par la gare de Hambourg, la gare de Potsdam et la gare d’Anhalt.
Bientôt cela ne suffit plus. L’intensification de la circulation, surtout dû à l’armée, créait de plus en plus de difficultés sur les routes et dans les trains, et le besoin de lignes ferrées urbaines supplémentaires se faisait sentir.
On construisit alors une deuxième ceinture ferroviaire autour de la ville, le « Berliner Ringbahn » aujourd’hui connue en français comme la « petite ceinture de Berlin » . Le tracé de la ligne, en forme de tête de chien (d’où son surnom « Hundekopf » Berliner Innenstadt innerhalb des S-Bahnringes („Großer Hundekopf“)) était situé bien au-delà des limites de la ville de l’époque. Le premier tronçon a été mis en service en , mais d’abord uniquement pour le trafic militaire, puisque la guerre franco-allemande de 1870 faisait rage. En 1872, la ligne fut également ouverte aux voyageurs et au fret.
À partir de la gare de Schöneberg (actuelle gare du Julius-Leber-Brücke), le Ringbahn contournait Deutsch Wilmersdorf et la ville de Charlottenbourg. Un peu plus tard, la ligne fut prolongée vers Charlottenbourg-Westend (actuelle gare de Berlin-Westend) puis Beusselstraße à Moabit. Fin 1877, la boucle autour de la ville était bouclée.
En , le Stadtbahn de Berlin est mis en service. Il s’agit d’une liaison est-ouest constituée d’une double voie surélevée longue de dont sur un viaduc muré. Elle relie la gare de Silésie (actuelle gare de l’Est) avec la gare de Charlottenbourg.
Avec l’accroissement rapide de la population berlinoise, le Ringbahn et le Stadtbahn ne suffisent plus à désengorger la circulation, surtout en banlieue. La première ligne suburbaine (c’est-à-dire une ligne urbaine menant à l’extérieur du Ringbahn) a été inaugurée en 1871 en parallèle de ligne ferroviaire Berlin-Zehlendorf-Potsdam. La première ligne suburbaine a donc le même tracé que la première ligne ferroviaire berlinoise. Il s’agit de la ligne suburbaine de Potsdam (Potsdamer Vorortbahn, actuelle ligne du Wannsee, Wannseebahn), constituée d’une double-voie. D’autres lignes suburbaines suivront, comme celle vers Bernau au nord ou vers Königs Wusterhausen au sud.
On décida en 1910 de doter le Ringbahn, le Stadtbahn et de nombreuses lignes suburbaines d’électrification par caténaire. Le matériel roulant était constituée d’une locomotive électrique suivies de voitures voyageurs à six essieux, car ils occasionnaient moins de frais d'entretien et moins d'usure des rails. Le coût total de construction des 557 locomotives, des 690 voitures voyageurs, des dépôts ferroviaires, des caténaires ainsi que des ateliers de construction à Berlin et Bitterfeld est évalué à 53,3 millions de Marks-or Proposed electrification of the Berlin Stadtbahn. In: Electric Railway Journal, Vol. XXXIX, No. 18, 4. mai 1912, p. 731 f. McGraw Publishing Company.
C’est Werner Siemens qui, le premier, présenta en 1879 sa locomotive électrique. Deux ans plus tard, les premiers tramways électriques entraient en service. La Société des Chemins de fer d’État de la Prusse a attendu jusqu’en 1903 pour tester la propulsion électrique. Les premiers tronçons où l'exploitation électrique est expérimentée sont de la gare berlinoise de Potsdam à Groß-Lichterfelde-Est et de Niederschöneweide-Johannistal à Spindlersfeld (quartier de Köpenick). La ligne vers Lichterfelde Ost est restée électrifiée jusqu’en 1929, alors que dans le cas de la ligne vers Spindlersfeld, on est revenu à la locomotive à vapeur en 1906. Les expériences faites sur ces lignes-tests ont tout de même servies pour l’électrification de la ligne suburbaine de Hambourg à Altona qui précède l'avènement du S-Bahn de Hambourg.
La « Grande électrification » (1924-1933) Après la première Guerre mondiale, on envisagea d’électrifier la totalité du réseau ferré urbain. Après les premiers essais d’électrification par caténaires en courant alternatif monophasé de à 16⅔ Hz (un tiers de la fréquence standard européenne), on décida après analyse coût-avantage de recourir au captage du courant par troisième rail en courant continu . Les dernières motrices à vapeur sont donc remplacés par un nouveau parc ferroviaire d'automotrices. La Deutsche Reichsbahn passe donc commande à l’AEG de six rames automotrices à l'essai, qui doivent être nommés par les initiales A à F. On fait un essai le sur la ligne de Stettin à Bernau car elle était l’une des moins empruntée. En 1927, les deux autres lignes du nord de Berlin sont également électrifiée.
vignette|gauche|Une voiture de la DR série ET 165 en gare de Berlin Gesundbrunnen.
La première gamme standard de type « Bernau », qui sera plus tard connue comme la DR série ET 169, était au départ davantage conçue comme un test que pour une mise en service commerciale. Entre deux longs véhicules moteurs quadriaxiaux étaient attelés trois remorques biaxiales plus courtes. Il s'agissait d'une disposition peu commune, qu'on avait déjà appliquée aux rames expérimentales des gammes A à E. L'année suivante avec la DR série ET 168 dite « série Oranienbourg », on s'inspira de la disposition du métro pour concevoir une disposition des voitures qui est utilisée jusqu'à aujourd'hui de manière standard : la rame (Voiture pilote/motrice et remorques) est constituée de voitures d'une longueur presque identique. En service, une locomotive attelée à une voiture pilote ou à une remorque était appelée un « quart-de-rame » (Viertelzug). Deux quarts-de-rames forment une demi-rame (Halbzug) et deux demi-rames forment une rame complète (Vollzug). Une demi-rame (quatre caisses) est aussi longue qu'une rame de type Bernau de cinq caisses. Mais la série Oranienbourg ne convainc pas complètement les responsables du Reichsbahn.
En 1927, les premières rames de la série « Stadtbahn » (DR série ET 165) sont livrées. Jusque 1932, 638 quarts-de-rames sont mises en service. Elles ont commencé à circuler sur le Stadtbahn, d'où leur nom, quand celui-ci a été électrifié le . Entre-temps, les gares et les techniques de signalisation ont dû être aménagées. Rien que de surélever les quais de 760 à nécessitait une homologation préalable. Dans les premières années du Stadtbahn, sur des tronçons de voie très passants, on instaurait des cantonnements automatiques avec des signaux lumineux et des messages de voie libre automatiques. Les signaux SV (pour SignalVerbindung) étaient utilisés sur les segments électrifiés du réseau ferré berlinois. Ils consistaient en un bloc lumineux où le signal d'exécution et le signal avertisseur du cantonnement suivant étaient affichés côte à côte. Dans le premier modèle AB 28 de signalisation, on pouvait voir jusqu'à dix unités lumineuses sur un seul bloc. Un dispositif mécanique d'arrêt automatique empêchait le conducteur de brûler un sémaphore. Rien que dans l'année 1928, de voies sont électrifiées. Au début des années 1930, le chemin de fer berlinois est l'un des plus modernes au monde. Le , l'on réuni le Stadtbahn, le Ringbahn et les autres trains de banlieue sous le nom de « Schnell-Bahn » (train rapide) que l'on abrévie usuellement « S-Bahn » ou « S » (sous la forme d'un S blanc sur fond vert, à comparer avec le U blanc sur fond bleu du métro de Berlin, le « U-Bahn ».
La Grande Dépression n’a pas épargné le secteur ferroviaire berlinois. La « grande électrification » avait déjà atteint son apogée et le réseau ferré urbain était en place.. En 1930, toutes les lignes suburbaines était électrifiées, exception faite de la ligne du Wannsee. On ajouté à celle-ci une double voie supplémentaire, pour les lignes transrégionales et nationales. Rien que pour cet « S-Bahn express », on acheta de type 1935, qui se différenciaient des séries précédentes par leurs angles plus arrondis, leurs fenêtres plus grandes, leurs moteurs plus performants et leurs systèmes de freinage mieux équipés (à partir de 1941, DR série ET 125). La vitesse maximale monte à . Ces nouveaux trains plus rapides gagnent le surnom de « trains banquiers » (Bankierszüge). Au-delà de la gare de Zehlendorf, ces trains continuent à circuler vers Wannsee et Potsdam à vitesse normale.
La première phase de l'électrification est ainsi terminée. Jusque 1933, d'autres lignes sont électrifiées : Dated'électrification Ligne Longueur(km) Gare de Stettin – Bernau 22,676 Gesundbrunnen – Birkenwerder 18,019 Birkenwerder – Oranienbourg 7,765 Schönholz-Reinickendorf – Velten 21,162 Potsdam – Stadtbahn – Erkner 57,168 Wannsee – Stahnsdorf 4,135 Charlottenbourg – Spandau West 9,279 Charlottenbourg – Südring – Grünau 25,883 Neukölln – Warschauer Straße 5,677 Gare de Silésie – Kaulsdorf 11,258 Charlottenbourg – Nordring – Baumschulenweg 25,755 Frankfurter Allee – Warschauer Straße 0,580 Niederschöneweide-Johannisthal – Spindlersfeld 3,972 Potsdam (Berlin) – Papestraße 3,440 Potsdam (Berlin) – Ebersstraße 1,060 Halensee – Westend 2,713 Potsdam (Berlin) – Lichterfelde Ost 9,087 Jungfernheide – Gartenfeld 4,460 Kaulsdorf – Mahlsdorf 1,366 Potsdam (Berlin) – Wannsee 18,988 Potsdam (Berlin) – Zehlendorf centre (voie-mère) 11,960 Raccordement Voie-mère – Ligne du Wannsee 1,040
Le S-Bahn dans le cadre du projet « Welthauptstadt Germania » (1933-1945) vignette|gauche|Une motrice de la DR série ET 167 de type 1941. En 1936, Hitler chargea l'Inspecteur Général des bâtiments et futur ministre de l’équipement Albert Speer de planifier la construction de la « Welthauptstadt Germania » (Capitale mondiale de Germanie), ce qui incluait les voies ferrées. Le réseau ferré urbain devait améliorer ses performances pour devenir le moyen de transport privilégié d’une population berlinoise prévue de 4 à d’habitants. La superficie urbaine devait être agrandie en incorporant des communes voisines transformées en cités-dortoir et en villes-satellite.
Les développements prévus du réseau étaient les suivants : l'aménagement du Ringbahn dont les lignes devaient être réparties entre de nouvelles lignes S-Bahn. Quatre gares principales devaient être construites à cette occasion ; le prolongement des lignes S-Bahn (entre autres vers Strausberg, Werneuchen, Fürstenwalde, Trebbin) ; le forage de deux Tunnels nord-sud. L’un partant de la gare de Stettin, l’autre de la gare de Lehrte, pour se diriger vers la gare de Potsdamer Platz puis vers les lignes S-Bahn du sud berlinois ; la construction d’un « S-Bahn est-ouest » qui relierait la gare d’Anhalt à la gare de Görlitz en passant par l’Oranienplatz et qui se poursuivrait ensuite le long de la ligne de Berlin à Görlitz ; la construction d’une grande ceinture de fret (l’ouverture de la grande ceinture au trafic S-Bahn voyageurs était prévue dans un deuxième temps) ; construction de « grandes lignes S-Bahn » (sur le même modèle que les trains banquiers) qui parcouraient de plus longues distances (sur le Stadtbahn à destination de Köpenick ou Mahlsdorf).