ケルン大聖堂は中央駅から徒歩30秒

ケルン大聖堂が日曜は13時からなら、前日フランク泊の必要はなく、ミュンヘンを8時前発で間に合いますね。
搭に登っても2時間以内でOKですので、多発のREなどで16時過ぎにはアーヘン大聖堂に着けるでしょう。
ブリュセルにも19～20時には。
ケルン大聖堂はケルン中央駅前に聳えているので、ミュンヘンからはミュンヘン中央駅から1本で行けるICEが最も便利です。