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Es wird ein generisches Referenzsystems Eisenbahn vorgeschlagen, welches das gemeinsame betriebliche Grundverständnis fördern und einen Beitrag zur betrieblichen Interoperabilität leisten soll. Ausgehend von einem vereinfachten Eisenbahnsystem, in dem vereinfachte Schienenfahrzeuge und Infrastrukturelemente verwendet werden, werden individuelle Verhaltensweisen analog zum Straßen- oder Schiffsverkehr untersucht. Es wird dabei festgestellt, dass für ein individuelles Fahrverhalten ein erheblicher Infrastrukturbedarf nötig ist. Um das Verkehrssystem Eisenbahn unter wirtschaftlichen Rahmenbedingungen betreiben zu können, wird Leit- und Sicherungstechnik eingesetzt. Erst unter dessen Berücksichtigung kann ein allgemeines Referenzsystem definiert werden, in dem die grundlegenden Systemeigenschaften und funktionalen Ziele berücksichtigt werden und es kann gegenüber anderen Verkehrssystemen eindeutig abgegrenzt werden.

In einer gemeinsamen Studie von UIC (Union internationale des chemins de fer, Internationaler Eisenbahn­verband mit Sitz in Paris) und OSShD (Организация Сотрудничества Железных Дорог, Organisation für die Zusammenarbeit der Eisenbahnen mit Sitz in Warschau) wurden automatische Spurwechselsysteme zum Betrieb zwischen Netzen mit verschiedenen Spurweiten analysiert. Dabei erfolgte eine Dokumentation der bestehenden Systeme, eine Markstudie zum Einsatz im Güter- und Personenverkehr, die Analyse der Wirtschaftlichkeit unter Berücksichtigung der erwarteten Verkehrsflüsse, eine Analyse der Zulassungsverfahren im Bereich der UIC und der OSShD und eine Betrachtung unter Berücksichtigung von ökologischen Aspekten und Umweltbelangen. Es zeigt sich, dass der Einsatz von automatischen Spurwechselsystemen eine wirtschaftliche Lösung für die Transportkette zwischen verschiedenen Spurweiten sein kann. Für den Vergleich und die Bewertung der Technologien liefern die Studie und ein Excel-Rechenprogramm wichtige Entscheidungshilfen.

Die Funktionsentwicklung für moderne Schienenfahrzeuge ist ein sehr komplexer Prozess. Durch die im Rahmen der Digitalisierung zunehmende Vernetzung verschiedener Teilsysteme steigt neben der Funktionalität auch die Abhängigkeit der Teilsysteme untereinander. Gleichzeitig muss die funktionale Sicherheit des Fahrzeugs zuverlässig und nachvollziehbar sichergestellt werden, auch bestimmt durch die Security der beteiligten IT-Systeme. Enge Vorgaben zum Kosten- und Zeitrahmen erhöhen die Anforderungen und Projektrisiken zusätzlich. Es wird eine erprobte Methodik vorgestellt, wie mit modellbasierter Entwicklung die effiziente, erfolgreiche und zeitgerechte Funktionsentwicklung für moderne Schienenfahrzeuge sichergestellt werden kann. Die Modellierung kann dabei vom „Digitalen Pflichtenheft“ zur Beschreibung der Funktions- und Bauteilesicht über den „Digitalen Prototypen“ mit dem dynamischen ausführbaren Modell der Anforderungen bis hin zur „Digitalen Inbetriebnahme“ und zum „Digitalen Teststand“ für den Funktionsnachweis durchgängig, integriert und für alle Beteiligten transparent nachvollziehbar eingesetzt werden.

Um den steigenden Herausforderungen an Funktionalität und Komplexität der Software im Bahnbereich zu begegnen, sind neue Methoden und Ansätze erforderlich. Smart Engineering setzt mit einem modernen Anforderungsmanagement bei der Systementwicklung an und führt durch eine effiziente Bearbeitung der Anforderungen in frühen Phasen zu einer Verringerung von Fehlern und zur Fixierung von Unklarheiten. Das Umsetzen der Anforderungen in Software erfolgt durch Implementieren in logischen Modellen und automatisiertes Codegenerieren. Der Übergang von der Entwurfs- in die Implementierungsphase findet früher statt und die Verifikation und Validierung kann zu großen Teilen virtuell durch Simulationen durchgeführt werden. Die gesamte Entwicklung wird in einen Ablauf eingebettet, der einerseits die Erfüllung der normativen Anforderungen erleichtert und andererseits genug Flexibilität für notwendige Änderungen lässt.