Главна железопътна линия № 3 Илиянци – Карлово – Варна-фериботна от националната железопътна мрежа на България е електрифицирана, единична жп линия, с изключение на удвоените участъци Тулово – Дъбово, Зимница – Лозарево, Прилеп – спирка Завет, Струя – Аспарухово, Комунари – Юнак; междурелсие 1435 mm, дължина 514 km.

Първия участък от гара Зимница до Карнобат е построен като част от жп линия Ямбол – Карнобат и е открит през 1890 г., а последния участък Долно Камарци – Клисура е в редовна експлоатация от 1952 г.

В гара Илиянци линията прави връзка с жп линия 2 за София и Варна през Горна Оряховица и с жп линия 14 за „Биримирци“ и Волуяк, в гарите Световрачене, Кремиковци, Яна и Столник – с отклоненията свързващи я с МК „Кремиковци“ АД и жп линия 1 чрез гара Казичене, в гара Карлово с жп линия № 82 за Пловдив, в гарите Тулово и Дъбово – с жп линия 4 за Стара Загора и Горна Оряховица, в гара Зимница – с жп линия 8 за Ямбол, в гара Карнобат с жп линия 8 за Бургас, в гара Комунари – с жп линия 26 за гара Шумен, в гара Синдел с жп линия 2 за Варна. От гара Юнак е започвала жп линия 34 за Старо Оряхово, понастоящем извън експлоатация и демонтирана.

История Илиянци – Карнобат Въпросът за проучване на строежа на железопътната линия се повдига още през 1909 г. в редовната сесия на Народното събрание. Отпускат се и средства за това, а работата по проучването на линията от София до Сливен започват още същата година. Участъкът Сливен – Зимница е вече завършен и пуснат в експлоатация на 23 май 1907 г.

Въпреки голямото значение на железопътна линия 3 цялостното ѝ построяване е затруднено основно от проучването на преминаването на трите вододела, които свързват Стара планина и Средна гора – седловините „Гълъбец“ между Камарската и Златишка котловина, „Козница“ – между Златишка и Карловска котловина и „Стражата“ при Калофер. Тези природни препятствия налагат службите по проучване на нови железопътни линии да правят многократни промени на проучените вече трасета и търсене на варианти и решения за преодоляването им в продължение на близо 30 години (от 1909 г.). През 1940 г. се приема окончателното трасе на линията от Макоцево до Сопот.

Линия 2 (София) Линия 14 Биримирци Линия 14 (Волуяк) 0+000 (4+847) Илиянци Линия 2 (Варна) 4+000 Кубратово Линия 31 Курило 5+922 Световрачене 8+700 Негован 11+050 Локорско 15+692 Кремиковци Линия 1 (София) 18+700 Ботунец 3+678 г. „Обединена“ Казичене (Линия 1) Линия 1 (Пловдив) 21+870 Яна 22+446 РП „Мусачево“ 29+339 Столник 36+400 Горна Малина 40+300 Негушево 44+700 Чеканчево 47+909 Макоцево 49+500 сп. „Макоцево“ 54+907 Долно Камарци 61+700 Буново 67+738 Мирково 70+077 сп. „Мирково“ 74+911 Челопеч 79+509 Златица 83+859 Пирдоп 90+921 Антон 100+240 Копривщица 106+980 Стряма 116+117 Клисура 124+200 Розино 130+439 Христо Даново 133+000 Кърнаре 137+292 Иганово 141+400 Анево 144+260 Сопот Линия 82 (г. „Филипово“) 149+534 Карлово 154+940 г. „Ботев“ 162+765 Свежен 168+738 Калофер 171+588 Осетеново 174+420 Манолово 177+719 Тъжа 180+315 Търничени 183+342 Габарево 186+151 Павел баня 189+090 г. „Сахране“ 191+788 Голямо Дряново 196+184 Дунавци 205+508 Казанлък 212+918 Черганово Линия 4 (Подкова) 220+504 Тулово 228+850 Дъбово Линия 4 (Русе) 233+829 Ветрен 241+788 Николаево 245+509 Гурково 254+222 Твърдица 261+445 Сборище 266+545 Шивачево 270+550 г. „Чумерна“ 276+625 сп. „Орешак“ 279+820 Селиминово 281+516 Гавраилово 288+095 Чинтулово 296+891 Сливен 302+100 сп. „Таньо войвода“ 306+082 г. „Хаджи Димитър“ 311+310 Желю войвода Линия 8 (Пловдив) 320+987 (198+731) Зимница 206+277 Стралджа 210+077 Атолово 219+615 Церковски 0+000 (233+333) Карнобат Линия 8 (Бургас) Линия 8 (Бургас) 6+108 Невестино 10+791 Вълчин 17+234 Лозарево 19+100 Климаш 24+820 Подвис 29+924 Прилеп 35+101 РП „Ведрово“ 40+875 Завет 42+500 сп. „Завет“ 46+848 Люляково 51+304 Листец 58+125 Дъскотна 61+300 Дропла 63+744 Каравельово 68+193 Трънак 72+500 сп. „Манастирец“ 73+110 РП „Струя“ 80+048 Аспарухово 83+387 Комунари Линия 27 (Шумен) 87+872 Боряна 92+432 Дългопол 101+133 Величково 108+400 Нова Шипка Линия 34 (Старо Оряхово) 118+133 Юнак Линия 2 (София) 123+075 Синдел 125+685 Синдел разпределит. 130+600 РП „Изгрев“ Разделна (Линия 2) 132+931 Варна-фериботна Линия 2 (Варна)

След Първата световна война се завършва строителството на отсечката Тулово – Казанлък с дължина около 15 km, и се пуска в експлоатация на 21 ноември 1921 г. Чрез нея Казанлък се свързва с линията Горна Оряховица – Тулово – Стара Загора (Главна жп линия 4).

Прокарването на останалата част от Подбалканската линия се урежда със Закона за разширение на железопътната мрежа от 1923 г., допълнен през 1925 г. И в двата закона обаче, линията се разглежда не като главна, а като второстепенна. Това схващане се отразява по-нататък най-вече на параметрите на отсечките Дъбово – Сливен и Илиянци – Макоцево.

Участъкът Дъбово – Твърдица (дължина 26,4 km) е въведен в експлоатация на 18 ноември 1928 г., а Твърдица – Сливен (дължина 44,1 km) – на 7 декември 1930 г.

По същото време започва и строежът на отсечката Илиянци – Макоцево с дължина около 46 km. Тя е завършена и пусната в експлоатация на 6 декември 1931 г.

И в двата участъка са допуснати криви с малки радиуси – около 250 – 300 m и максимален наклон 15 ‰. Допуснати са излишни качвания и слизания на линията по терена, особено при преминаването на реките, основно за да се получи по-малка височина на мостовете и да се намали обемът на земно-изкопните работи. Дължините на гаровите платформи и коловози са недостатъчни.

В периода 1925 – 1934 г. започва строежът и на други части от Подбалканската линия между Макоцево и Казанлък. Работи се основно със средства и трудова повинност от заинтересованото население. Извършеното през този период е незначително, в незавършен вид, а от 1934 до 1938 г. по линията въобще не се работи.

През 1937 – 1938 г. се правят нови проучвания за участъка Карлово – Калофер – Казанлък и се установява ново трасе. За разлика от старото то преминава вододела „Стражата“ без тунели, по-ниско е с 51 m и е с около 2100 m по-късо от старото, като предлага и редица други предимства.

За осъществяване на строителството по новото трасе Карлово – Казанлък през пролетта на 1938 г. се създават две строителни секции – в Карлово и в Казанлък. Едновременно с тяхното организиране се изготвят плановете и се извършва трасиране на линията. За година и половина се извършват 990 000 m3 землени и скални работи, 21 300 m3 зидарии на мостове, водостоци и подпорни стени.

Участъкът с дължина 58,8 km между Карлово и Казанлък е завършен и се пуска в експлоатация на 3 октомври 1939 г.

По това време в западна посока се строи и участъка Карлово – Сопот с дължина 5,630 km, който започва да се експлоатира от 20 ноември 1939 г.

Строителството на отсечката Сопот – тунел „Козница“ започва през пролетта на 1941 г. Поради неритмично финансиране строителните работи вървят бавно. Завършени са само землените работи и съоръженията от гара Сопот до гара Розино и е положена част от релсовия път.

Окончателното завършване на Подбалканската линия става след 9 септември 1944 г.. Строителството започва от двете страни – откъм Макоцево и откъм Сопот. На 14 септември 1947 г. е пуснат в експлоатация участъкът Сопот – Клисура, а през 1949 г. – и междугарието Макоцево – Долно Камарци. Едновременно с това се работи и по най-сложната част на трасето Долно Камарци – Клисура, по което трябва да се изградят големи мостове и тунели.

Дотогава в България не са правени предварителни основни геоложки проучвания за подобен род съоръжения, а строежът им се извършва предимно ръчно или с помощта на малка и недостатъчна механизация. През 1949 г. в тунела „Козница“ са прокопани 923 m, през 1950 г. строителите достигат 1723 m. На 6 юни 1951 г. пробивът на най-дългия железопътен тунел в България (5808,5 m) е изцяло завършен. Тунелът „Гълъбец“ е пробит на 2 ноември 1951 и окончателно завършен на 21 ноември 1951 г. До края на 1951 г. се завършват строителните работи и се полага релсовият път в участъка Долно Камарци – Клисура. Тази част от линията е строена с минимален радиус 500 m и максимален наклон 15 ‰. Първият влак преминава по трасето на 7 септември 1952, а тържественото откриване на Подбалканската линия става на 21 декември 1952 г.

Карнобат – Синдел Строителството на железопътната линия Карнобат – Комунари – Синдел започва от гара Карнобат към Лозарево през 1916 г. и продължава до 1918 г. Извършена е голяма част от землените работи и съоръженията, но е прекратено. Подновено е през 1937 г. и се осъществява на два подетапа (Карнобат – Комунари и Комунари – Юнак).

Проучването на участъка Карнобат – Комунари се извършва през 1937 г., а в същата година започва и строителството. За редовна експлоатация е предаден през 1942 г. Дължината му е 87,387 km, с минимален радиус на кривите 400 m, максимален наклон 12 ‰.

Трасето на линията пресича няколко пъти река Луда Камчия и нейните притоци с масивни мостове. Построени са 4 тунела с обща дължина 780 m и много укрепителни съоръжения.

Участъкът Комунари – Юнак е трасиран през 1940 г. Строи се от 1940 до края на 1943 г., когато е предаден за редовна експлоатация. Трасето на линията след гара Комунари се развива от лявата страна на река Голяма Камчия в близост до селищата Боряна, Дългопол, Величково и Нова Шипка. След пресичане с надлез на железопътното отклонение Синдел – Старо Оряхово се включва в гара Юнак. Това пресичане не съществува от много години поради изместването на трасето при удвояването на участъка, а отклонението за Старо Оряхово е демонтирано.

Участъкът Комунари – Юнак е с дължина 35,433 km, с минимален радиус на кривите 500 m, максимален наклон 12 ‰.

Междугарието Юнак – Синдел е част от линията Синдел – Старо Оряхово с дължина 4,010 km, построено през 1920 г.

През 60-те години във Варненското езеро са построени пристанища за разтоварване на въглища за ТЕЦ „Варна“ и пристанище за разтоварване на дървен материал, свързано с железопътен клон с гара Езерово. Към 1970 г. в Белославското езеро се изгражда Терминал-запад на Пристанище „Варна“, което обслужва Девненската промишлена зона и поема част от нарастващия обем на масови товари от Терминал-изток. Линията от гара Разделна до гара Страшимирово се измества от другата страна на Белославското езеро. Създават се нови гари Разделна и Повеляново, с които се свързват пристанищните коловози, а частта от линията Белослав – Страшимирово е демонтирана.

През 1978 г. е завършен канал за големи морски и ферибоотни кораби. В района на Терминал Варна-запад е създаден Фериботен комплекс Варна, състоящ се от пирс за акостиране на фериботни кораби и предфериботна гара (Варна-фериботна). Гарата има няколко коловозни групи и съоръжения за обработване на вагони, пристигащи с фериботните кораби и подготвянето им за вътрешността на страната и за страните от бившия СССР – смяна на талиги, претоварване на част от вагоните, композиране и разкомпозиране на влакове и др. Построена е и гара Синдел-разпределителна за обработване на вагоните от Девненската промишлена зона, от Терминал Варна-запад и от фериботния комплекс.

Проект за реконструкция на трасето Проектът за удвояване и електрификация на линията е разработен в периода 1982 – 1990 г. от „Транспроект“ – София. Самото строителство започва през 1985 г., като до настоящия момент са удвоени, електрифицирани и въведени в експлоатация 9 междугария (от общо 17), с обща дължина 71 km (от общо 123 km).

Част от съоръженията са: три тунела за двупътно движение: – Тунел № 1 с дължина 2614 m в междугарието Лозарево – Прилеп (в процес на изграждане);

– Тунел № 2 с дължина 460 m (изграден и въведен в експлоатация);

– Тунел № 3 с дължина 482 m в междугарието Завет – Търнак (изграден и въведен в експлоатация); три жп естакади през язовир Цонево в междугарието Търнак – Аспарухово с дължини 80 m, 210 m и 420 m (изградени и временно въведени в експлоатация, предстои въвеждане в редовна експлоатация).