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Die Stufe 4 ist mit einer 16 Kilometer langen Neubaustrecke die umfangreichste aller Ausbaustufen des Chemnitzer Modells. Nur ein kleiner Teil der Strecke ist eine ehemalige Eisenbahntrasse, die wieder genutzt werden soll. Es ist vorgesehen, eine neue Straßenbahnstrecke vom Chemnitzer Stadtzentrum aus über die Brücken- und Theaterstraße, die Hartmannstraße und entlang der Leipziger Straße bis ins Chemnitz Center an der Bundesautobahn A4 zu errichten.
Mit Umsetzung der Stufe 4 erhält die Stadt Limbach-Oberfrohna wieder eine schnelle und leistungsfähige Anbindung an das Stadtgebiet Chemnitz, das Gewerbegebiet Chemnitz Center und an den überregionalen Schienenverkehr. Sie hat für den Verdichtungsraum eine sehr hohe Bedeutung, da mit ihr große Wohn- und Gewerberäume erschlossen werden.