V současné době je železniční infrastruktura, na které je provozována hustá příměstská doprava, postupně optimalizována nebo modernizována.
Přes veškerou snahu o zlepšení situace není vždy možné prosadit ideální řešení, zejména z důvodů územní průchodnosti v hustě zastavěných oblastech. Řešení nových potřebných kapacit v centrální části železničního uzlu Praha tedy prakticky není možné jinak, než v podzemí. V dopravně koncepčních a urbanistických dokumentacích byla centrální oblast řešena ve dvou základních variantách. Buďto dvě nádraží (Praha hl. n. a Praha Masarykovo nádraží) nebo jedno nádraží ve dvou výškových úrovních (Praha hl. n.).
Ze všech posouzení vyplynul závěr, že stávající kolejiště Hlavního a Masarykova nádraží včetně některých přilehlých traťových úseků (Praha hl. n. - Praha Smíchov, odbočka Balabenka) neumožní realizovat předpokládaný výhledový rozsah osobní dopravy v očekávané kvalitě. Proto bylo rozhodnuto v 1. etapě ponechat Masarykovo nádraží ve stávající poloze a výhledově neznemožnit průjezdnost systému městské a příměstské dopravy ze všech směrů. Je třeba najít řešení, které by umožnilo co možná nejvíce oddělení dálkové dopravy od městské a příměstské (vzájemná provozní segregace obou systémů železniční osobní dopravy).
Původní studie, která byla zpracována v roce 2007 s názvem "Praha, Nové spojení II. etapa (městský železniční tunel)", prokázala technickou řešitelnost návrhu podzemní průjezdné varianty, a to jak ve vedení tunelových tras, tak v návaznosti na železniční infrastrukturu na povrchu. Ve studii je navrženo propojení směrů od Nového spojení (Karlína) a Negrelliho viaduktu na severu se směry od Prahy-Smíchova a Prahy-Vršovic ve směru od jihu tak, aby došlo k maximální segregaci příměstských vlaků od vlaků dálkových, zlepšení obsluhy centrální oblasti města a v neposlední řadě aby bylo umožněno případné další zkrácení intervalu jednotlivých příměstských linek železniční dopravy.
Dopravně-urbanistické řešení spočívá v návrhu dvou tunelů pod centrem Prahy, které je možno navzájem v centru propojit:
Obě varianty umožňují i vytvoření traťových spojek pro kombinaci obou zmíněných uspořádání. Návrh předpokládá na severní straně zahloubení tratí od Negrelliho viaduktu a Nového spojení (Prahy-Karlína) v prostoru Florence se zřízením stejnojmenné přestupní zastávky. Dále obě podzemní trasy vedou do stanice, pracovně nazvané Praha Opera (zhruba pod ulicí Opletalova). Tato centrální stanice bude ve směrovém uspořádání tratí, ze stavebně technického hlediska se bude jednat o dvě ražené jednolodní stanice vedle sebe. Výstup na povrch bude do vestibulu Hlavního nádraží na straně jedné a do prostoru horní části Václavského náměstí na straně druhé.
Směrem na jih je navržena jedna trať přes Karlovo náměstí (se zastávkou souběžnou se stanicí metra B) do železniční stanice Praha-Smíchov, kde může být část vlaků ukončena, respektive pokračovat dále směru na Radotín a Řevnice. Druhá trať je navržena ve směru na Vršovice se zastávkou pod Náměstím bratří Synků (přestup na linku metra D) a dále vyústěnou na povrch do koridoru železničních tratí před budoucí zastávkou Praha Eden.
Ačkoliv se uvedený záměr zdá být poměrně velkolepým, v porovnání s jinými připravovanými dopravními stavbami není zdaleka nejrozsáhlejší. Studie předpokládá trasu Karlín - Smíchov v délce cca 6,1 km (z toho 4,3 km v tunelu, s podzemními stanicemi Florenc, Opera, Karlovo náměstí a povrchovou stanicí Praha-Smíchov) a trasu Negrelliho viadukt - Praha Eden v délce 6,4 km (z toho 5,4 km v tunelu, s podzemními stanicemi Opera a Vršovice a povrchovou stanicí Florenc). Celkem se tedy jedná o 12,5 km nových úseků železničních tratí, z čehož bude 9,7 km vedeno v tunelu, se dvěma povrchovými a pěti podpovrchovými dvoukolejnými železničními zastávkami.
Stavba Nové spojení II. etapa (městský železniční tunel) je systémem diametrálním, který předpokládá průjezd všech vlaků městské a příměstské dopravy přes centrum do protilehlé části města (regionu) včetně vlaků od letiště Ruzyně. Uspořádání centrální stanice jistě dozná během další přípravy změn, nicméně z pohledu dopravního je již dnes jasný požadavek na kolejové řešení, které umožní vzájemné kombinace přepravních ramen (libovolná kombinace tratí od Negrelliho viaduktu / Nového spojení s tratěmi na Smíchov / Vršovice). Jedním z problémů, které toto řešení vyvolává, je nalezení vhodných obratových míst v navazujících povrchových stanicích zejména v jižní části Prahy pro ukončení hustého sledu vlaků od Kladna a letiště Ruzyně.
V roce 2009 byla zpracována další studie, jejímž cílem byl návrh nových variant vedení tunelové trasy pod centrem Prahy. V případě větve Praha-Opera - Praha-Smíchov se jedná o prověření možnosti obsluhy centrálního Smíchova prostřednictvím zastávky Praha Anděl (včetně variant zaústění do žst. Praha-Smíchov), v úseku Praha-Opera - Praha-Vršovice byla prověřena možnost zřízení zastávky Praha Albertov. Doložena je i možnost větvení trasy směr Praha-Braník a Praha-Modřany, tato větev se však jeví jako nepříliš efektivní. Součástí studie z roku 2009 je i návrh provozního konceptu a prognóza přepravních proudů.