1934年底，随着一声火车汽笛的长鸣，陇海铁路潼关至西安段正式修到了古城西安。也正是自那个时候，便开始有了西安火车站的历史。也就是自那个时候，这条贯穿中国东西部的铁路干线，让以后的西安成为融入现代丝绸之路世界版图的历史起点。
那时的西安火车站采用古典的宫殿式建筑结构。整个建筑雕梁画柱，端庄大气，不失为当时民国时期建筑的典型代表作。整体为大屋顶歇山式仿古宫殿式站房，砖墙、琉璃瓦顶，雕梁画栋，中厅纵空，四周为二层环楼，楼上办公，楼下为售票室、行包房及候车厅。总建筑面积1017平方米。1935年6月正式运营，时为客货兼营的一等车站。
当时的西安火车站前面正对着西安古老的明城墙，火车站设于当时的尚仁路（后称中正路）也就是现在的解放路最北端城墙外，中间有城墙阻隔。为了进入火车站的方便，故在此处开辟豁口修建双洞城门。最初名为“火车站城门”。 1935年2月，改称“中正门”。1949年7月随着西安的解放，“中正门”改名“解放门”，原来的中正路随之也改名“解放路”。
在那个战乱与灾难频发的年代，西安承载了太多的历史。1937年，由于种种历史事件的原因，“西安车站”更名为“长安车站”。
1938年前后，随着抗日战争的全面爆发，以及中原地区大面积的水灾、虫灾，致使上百万的河南灾民背井离乡，顺着陇海铁路一路向西逃难来到陕西，形成历史性的大移民。而以西安火车站为中心城墙根和铁道道北区域，也成为了这些河南逃荒灾民的容身之所，形成了现在的道北棚户区。他们中的许多人来到西安几辈人都以铁路为生，为铁路、为西安、为西安火车站的建设贡献了青春。八十多年后的今天他们又要为西安新火车站的建设贡献出他们的房产。他们的贡献会让我们西安变得更加美好。
1949年7月随着西安的解放，西安火车站开始焕发出新的面貌。1952年，西安火车站扩建火车站广场，拆除了当时的解放门，形成为豁口。使解放路和火车站广场以及火车站“大屋顶”建筑群成为连贯的一体。当时的整个城市看不到高楼，而火车站那古朴端庄的“大屋顶”式的宫殿建筑又会让人感到有种属于西安特有的气度。
1966年，在当年的极为狂热年代，中国大江南北，都竖起巨大尺度的塑像，而西安火车站亦不例外。
1984年，伴随西安火车站五十年历史的第一代“大屋顶”建筑被拆除，开始建设新一代的火车站主楼。1985年12月15日西安车站客运候车大楼竣工，总面积16411平方米。同年12月31日新站舍交付使用。此次西安火车站改建工程，历经四年竣工于1990年6月。总建筑面积1.6万平米，可容纳候车人数7000人。
2003年12月30日，西安城墙火车站段连接工程启动。重建解放门，并建尚勤门、尚俭门。2004年12月26日，解放门工程竣工，以三个大跨度的拱桥式城门连接原豁口。自此西安城墙历史遗留之豁口全部修复完成，实现西安城墙整体贯通。贯通后的城墙垛口和西安火车站上的“西安”。两字浑然一体，成为西安对外宣传的名片。
时间在年代印记中来到了2020年。西安火车站的主楼，也在风雨中伴随无数南来北往的旅客度过了36年。目前，西安火车站日均人流量约30万余人（次），春暑运、黄金周等重要节点达50万余人（次）。随着社会经济的发展、城市的发展、城市规划的升级需求，西安火车站已经远远不能满足。升级建设新一代的站房已经迫在眉睫。
2014年6月，号称本世纪西安建城史上规模最大、涉及面最广的一项综合城市改造工程“西安火车站改扩建工程”开始拉开序幕。作为西北地区最大的铁路枢纽，全国八大铁路枢纽之一。它的改造涉及新城区、灞桥区、临潼区、未央区、长安区、浐灞管委会和大明宫等区域。
新规划设计中的西安火车站，将拆除道北约28.3公顷用地范围内的棚户区、旧厂房等老旧建筑，新建广场、站房及8.9万平米配套设施，并拓宽城市道路。改扩建后的西安火车站，变化巨大。建成后的候车面积，将达八万平米以上，发送旅客数量将提升至年约4800万人次。在地铁方面，直接接驳正在建设的西安地铁4、7号线，形成立体式的交通体系，可通达全城各地。
可以说，从1934年诞生至今，西安火车站注定就是影响城市的百年工程。新的西安火车站的规划设计，其面朝世界文化遗产——大明宫国家遗址公园和西安古城墙。而大明宫丹凤门遗址，与火车站遥相呼应。其主体建筑也肩负着重塑历史轴线、承接历史文脉的使命。工程总体完成后，西安火车站将由目前的6台11线扩建到9台18线，形成南北双广场、双站房格局，车站服务功能和运输能力将得到大幅提升。端庄厚重、气势恢宏的西安火车站将在不久后成为西安国际化大都市的一张全新文化名片。
届时，唐大明宫丹凤门南广场与火车站北广场相互融合，历史文化遗迹与现代交通枢纽相呼应，同时也将在西安现代化城市规划发展上写下浓墨重彩的一笔。
西安是座历史悠久的文化古城，而西安火车站也承载了几代西安人的情感寄托。具备汉唐气势和神韵的新西安火车站也将成为西安历史文化新景观。“西安人的城墙下有西安人的火车”，这是一名西安歌手歌里所唱到的。的确如此，坐落在西安古城墙下的西安火车站，承载了我们一代又一代人的情感和记忆，同时它又见证了我们西安八十多年的沧桑巨变。如今它又要飞跃发展了。但是我们相信不管它今后如何变化，大家心中熟悉的“西安”两个大字依然会原封不动，迎接南来北往的旅客。
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