Die Verknüpfung zwischen Straßenbahn und Eisenbahn, seit etwa 2000 auch als Tram-Train bezeichnet, dient der Schaffung von umsteigefreien Direktverbindungen zwischen innerstädtischen Straßen- bzw. Stadtbahn-Systemen und regionalen Eisenbahnstrecken. Ziel ist es dabei, Innenstadt und Umland miteinander zu verknüpfen. Oft kommen hier Mehrsystemfahrzeuge zum Einsatz; in anderen Fällen werden Strecken so adaptiert, dass die vorhandenen Fahrzeuge in das jeweils andere System übergehen können. Weitere Alternativbegriffe sind Regionalstadtbahn, Regionalstraßenbahn, Regiotram, Stadtregiotram, Stadtregionalbahn, Stadt-Umland-Bahn, Zweisystem(stadt)bahn oder Mehrsystem(stadt)bahn.
Verknüpfungen zwischen Straßenbahnen und Eisenbahnen existieren schon seit Ende des 19. Jahrhunderts. Abgesehen vom Schienenpersonennahverkehr (SPNV) dienten sie in vielen Städten als Güterstraßenbahn dem Transport von Güterwagen über das Straßenbahnnetz, die dadurch direkt an Industriebetriebe im Stadtgebiet zugestellt werden konnten.
Neben genehmigungsrechtlichen Aspekten, der doppelten Ausbildung des Personals als Triebfahrzeugführer und Straßenbahnfahrer sowie unterschiedlichen Fristen bei Hauptuntersuchungen sind beim Übergang der Fahrzeuge von einem Verkehrsträger zahlreiche technische Parameter zu beachten. Dazu gehören vor allem die Abmessungen der Radreifen im Zusammenspiel mit den Herzstücken der Weichen sowie der Breite von Rillenschienen. Ergänzend hinzu kommen das Stromsystem, das Lichtraumprofil, die Bahnsteighöhe, der Abstand des Bahnsteigs vom Gleis, die Zuglänge, der Mindestradius, die Sicherungstechnik, der Bremsweg und unterschiedliche Crashnormen. Weitere Unterschiede ergeben sich bezüglich Beleuchtung und Warnsignalen, das heißt, während im Eisenbahnverkehr Dreilicht-Spitzensignale und Signalhörner vorgeschrieben sind, müssen im Stadtverkehr Fahrtrichtungsanzeiger und Klingeln bzw. Glocken vorhanden sein. Zudem muss die Spurweite übereinstimmen, andernfalls müssen Dreischienengleise verwendet werden.
Begriff Die Bezeichnung Tram-Train ist hauptsächlich im französischen, teilweise auch im englischen Sprachraum gebräuchlich, dringt aber bereits in den deutschsprachigen Raum vor. In letzterem gibt es für solche Verkehrssysteme zudem unterschiedliche Namen und Bezeichnungen, beispielsweise Regionalstadtbahn (in der Fachwelt allgemein und als Name für das Projekt im Speziellen), Regiotram (Kassel, im Planungsstadium auch in Biel) oder Saarbahn (Saarbrücken).
Der im Englischen verwendete Begriff Light Rail ist umfassender und bezeichnet jede Art von schienengebundenem Personenverkehr, der entweder von nicht voll eisenbahntauglichen Fahrzeugen ausgeführt wird oder auf Schienenstrecken, die nicht die absolute Priorität gegenüber dem Straßenverkehr besitzen, wie sie üblicherweise dem Eisenbahnverkehr eigen ist. Er wird im Deutschen am ehesten mit Stadtbahn übersetzt. Dieser Begriff kann aber auch eine Mischform aus U-Bahn und Straßenbahn bezeichnen, bei der es üblicherweise keine rechtlich definierte Grenze zwischen den beiden Systemen gibt, da beide (in Deutschland) nach BOStrab verkehren.
Der oft verwendete Begriff Mehrsystem- oder Zweisystem-Stadtbahn bedeutet, dass die Fahrzeuge eines solchen Verkehrssystems im Sinne der jeweiligen Betriebsordnungen (beispielsweise Straßenbahn-Bau- und Betriebsordnung (BOStrab) und Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO)) inklusive der Zugbeeinflussungseinrichtungen gleichzeitig Straßenbahn- und Eisenbahnfahrzeuge sind und unterschiedliche Stromversorgungen oder Antriebssysteme oder auch Radsätze nutzen und Lösungen für unterschiedliche Lichtraumprofile und ggfls. unterschiedliche Entfernungen vom Gleis zur Bahnsteigkante haben. Die Fahrzeuge zählen damit in der Regel zu den Leichten Nahverkehrstriebwagen (LNT).
Karlsruher Modell mini|Albtalbahnhof, davor die Betriebsgrenze zwischen BOStrab (vorn) und EBO (hinten); rechts hinten die Rampe zur DB-Strecke in Richtung Rastatt (Zweisystembetrieb), links hinten die AVG-Strecke nach Ettlingen
Die Verwendung der Bezeichnung „Karlsruher Modell“ für Tram-Train-Systeme bezieht sich auf die Region Karlsruhe, in der 1992 erstmals eine Zweisystemstadtbahn im engeren Sinne eingeführt wurde, um umsteigefreie und damit attraktive Stadt-Umland-Verbindungen zu schaffen. Zuvor schon wurde die Albtalbahn umgespurt und elektrifiziert und so in das innerstädtische Straßenbahnnetz integriert. Schon hier wurden Strecken nach EBO und BOStrab kombiniert. Diese Strecke wurde um eine für den Personenverkehr stillgelegte DB-Strecke erweitert. Zunächst war die Stromversorgung noch einheitlich jene der Straßenbahn. Der heutige Zweisystembetrieb findet sowohl auf eigenen Verbindungen und von der DB gepachteten Strecken mit nur noch geringem anderen Bahnverkehr, als auch auf DB-Strecken im Mischverkehr mit anderem Eisenbahnverkehr statt. Auf der alten Trasse der Karlsruher Lokalbahn entstand später die Linie S2 als moderne Überlandstraßenbahn, die aber als einzige Karlsruher Stadtbahnlinie durchgängig als Straßenbahn konzessioniert ist. Damit zeichnet sich das Karlsruher Modell durch eine Flexibilität bei der Wahl der passenden Konzepte aus. Lediglich dieselelektrischer Antrieb oder Hybridantrieb aus den möglichen Bausteinen eines Tram-Train-Konzeptes werden in Karlsruhe nicht verwendet; das Karlsruher Modell ist somit eine rein elektrische Tram-Train-Variante.
Das System wird als Stadtbahn Karlsruhe bezeichnet und ist mit dem Logo der S-Bahn versehen, was eine sonst unübliche Anlehnung des Begriffs an die in Deutschland sonst als reine Eisenbahn konzipierte S-Bahn ist, bei der die Abkürzung für Stadtschnellbahn steht. Diese Anlehnung an ein technisch eigentlich stark abweichendes Element fußt auf der Ähnlichkeit der Bedienungsaufgaben beider Systeme, Stadt (insbesondere auch Innenstadt) und Vororte bzw. Umland miteinander zu verbinden, da dieser Aspekt in der Beziehung zum Fahrgast eine wichtige Rolle spielt. Diese dortige Abkürzung ist daher als Marke zu verstehen.
Als Begründer des Karlsruher Modells gelten Dieter Ludwig auf Seiten der AVG, der VBK und des KVV sowie Horst Emmerich von der DB.
Verkehrsplanerische Bedeutung mini|Trennung von Normal- und Meterspur in Zwickau Im öffentlichen Personenverkehr von Ballungsräumen kann der Regionalverkehr auf Eisenbahnstrecken zwar vielfach relativ hohe Reisegeschwindigkeiten vorweisen, seine Haltestellen liegen aber oft weit von Quellen und Zielen des Verkehrs entfernt. Der Bau neuer Bahnstrecken mit zielnahen Bahnhöfen ist besonders in Ballungsgebieten mit beträchtlichen Kosten verbunden. Stadtbuslinien und Straßenbahnen wiederum sind durch ihre vielen Haltestellen und Behinderungen durch den Autoverkehr recht langsam.
Die Zweisystemstadtbahn löst dieses Problem, indem sie die Systemgrenzen zwischen Eisenbahn und Straßenbahn überwindet und damit die Nutzung regionaler Eisenbahnstrecken durch Stadtbahnlinien ermöglicht. An geeigneten Stellen geht sie vom Eisenbahn- auf das Straßenbahnnetz über und kann somit als Straßenbahn mitten in die Großstädte hineinfahren – der Umsteigezwang für die Fahrgäste entfällt.
Dabei ist zu beachten, dass – durch die höheren Anforderungen an die Fahrzeuge (s. u.), Strecken und Organisationsformen – die Investitionen gegenüber reinen Straßen- oder Eisenbahnlösungen höher sind. Die Kosten pro Platz können bei Tram-Train-Fahrzeugen bis doppelt so hoch sein. Ein Vorteil ergibt sich, wenn mit kleineren Einheiten ein attraktiverer dichter Takt und eine bessere umsteigefreie Erschließung mit mehr und kundennahen Halten ermöglicht wird, sofern Trassennutzungsgebühren etc. den Vorteil nicht aufzehren.In Anlehnung an Eine schwierige Zukunft für den Tram-Train?, Artikel in stadtverkehr 4/2013 von Günter Koch, DB International, Karlsruhe. Dort genannte Kosten pro Platz: VT650 Regio-Shuttle 11.000 Euro/Platz, Neue Citylink Niederflurstraßenbahn Karlsruhe 13.300, Neuer Flexity Zweisystemer 17.800, CityLink Chemnitz mit Dieselmotor 21.900 und weitere
Die Spurweiten des Eisenbahn- und Straßenbahnsystems sollten dazu identisch sein. Andernfalls müssen Dreischienengleise verlegt werden oder bestimmte Abschnitte infrastrukturseitig vollständig umgespurt werden.
Historische Entwicklung Bereits Ende des 19. Jahrhunderts gab es Bemühungen, durch Kombination innerstädtischer Straßenbahnsysteme mit Vorort- und Lokalbahnen einen schienengebundenen Stadt-Umland-Verkehr zu organisieren (z. B. in Wien, Mannheim und Basel). Allerdings handelte es sich bei den befahrenen Eisenbahnstrecken um Klein- bzw. Lokalbahnen, die oft eine straßenbahnähnliche Betriebsweise hatten, sodass nur geringe technische und organisatorische Anpassungen erforderlich waren. Später wurde diese auch auf kommunale Neben- (Albtalbahn) und Hauptbahnen (Köln-Bonner Eisenbahn) übertragen, die an das Stromsystem der Straßenbahn angepasst wurden. Auf allen diesen Strecken fand teilweise ein Mischbetrieb mit lokalem, dampf- oder diesellokomotivbespanntem Güterverkehr statt. Durch die räumliche Begrenzung war es möglich, die wenigen im Mischbetrieb befahrenen Weichen mit beweglichen Herzstücken auszurüsten, damit durchgehende Fahrkanten herzustellen und auf die Rückflächenführung zu verzichten. Allerdings waren die Fahrzeuge damit nicht freizügig netzgrenzenüberschreitend einsetzbar. An Radsätzen, die einerseits Straßenbahnrillenschienen mir engen Rillenweiten befahren können und andererseits auch in den Herzstückbereichen von Vollbahnweichen und -kreuzungen sicher geführt werden, arbeitete man jahrzehntelang in vielen Städten. Die Lösung war schließlich ein Radreifen, dessen Spurkranz unterhalb der Schienenoberkante weitgehend Straßenbahnmaße aufweist, jedoch mit einem Ausrundungsradius zwischen Spurkranzflanke und Lauffläche nach Vollbahnvorgaben und einem Bund an der Rückfläche, der ab etwa zehn Millimeter über der Schienenoberkante einen Rückflächenabstand nach Vollbahnnorm (im europäischen Normalspurnetz 1360 Millimeter) gewährleistet. Eine Folge des Betriebes mit diesen Kompromissradreifen war der weitgehende Verzicht auf Flachrillen in den betroffenen Straßenbahnnetzen, um die engen Toleranzen (Spurkranzmindesthöhe im Vollbahnnetz 30 mm, Maximalhöhe in vielen Straßenbahnnetzen 32 mm) nicht zusätzlich zu belasten.
Um jedoch auch auf Relationen, bei denen keine kommunalen Eisenbahnstrecken genutzt werden konnten, einen attraktiven öffentlichen Nahverkehr anbieten zu können, entstand in Karlsruhe Anfang der 1980er Jahre die Idee, Regionalstrecken der Deutschen Bundesbahn mit dem städtischen Straßenbahnnetz zu verknüpfen (Karlsruher Modell). Diese Strecken waren jedoch teilweise bereits mit dem Vollbahnstromsystem elektrifiziert oder sollten auch weiterhin von (auch elektrischen) Eisenbahnzügen genutzt werden können, sodass eine Elektrifizierung mit dem Stromsystem der Straßenbahn ausgeschlossen war. Zudem mussten Fragen der Spurführung der Stadtbahnwagen auf den Eisenbahnstrecken, organisatorische und rechtliche Fragen im Zusammenhang mit dem Betrieb von kommunalen Stadtbahnwagen auf Bundesbahngleisen sowie Fragen der finanziellen Abgeltung für die Nutzung der Streckeninfrastruktur geklärt werden. Mit Hilfe von Versuchsfahrten mit einem provisorisch zum Zweisystemwagen umgebauten Karlsruher Stadtbahnwagen auf DB-Strecken wurden 1986 die technischen Fragestellungen weitgehend geklärt, sodass die Entwicklung serienmäßiger Zweisystemstadtbahnwagen eingeleitet werden konnte. Die Lösung dieser Fragen erforderte noch einige Zeit, da die im Zuge der Bahnreform eingeführten Regeln zum diskriminierungsfreien Netzzugang noch nicht existierten und der Betrieb eines anderen Eisenbahnunternehmens im Personenverkehr auf DB-Gleisen Neuland war.