Im Jahr 1992 wurde auf der Linie Karlsruhe-Bretten die bundesweit erste Zweisystem-Stadtbahn eröffnet. Ziel war es, mit nur einem Fahrzeug sowohl in der Innenstadt als Straßenbahn als auch im überregionalen Raum als Eisenbahn die Fahrgäste zu befördern. Diese können mit dem sogenannten "Karlsruher Modell" ohne Umstieg das Stadtzentrum erreichen. Auf den meisten Verbindungen konnte das Verkehrsaufkommen deutlichen ansteigen und somit der Öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) attraktiver gestaltet werden. [Lud15]

Für die Umsetzung sind zahlreiche Aspekte zu berücksichtigen, die bei einem Neubau auch sehr kostspielig sein werden. Maßnahmen sind vor allem an der Infrastruktur zu tätigen, wohingegen nur eine kleine Anzahl an Fahrzeugen bei dem Modell zur Verfügung steht.
Straßenbahnen und Eisenbahnen unterscheiden sich häufig in der Spurweite, dem Abstand zwischen den Schienen. Daher muss sich der Fahrweg in der Innenstadt an die Spurweite der Eisenbahn anpassen. An speziellen Übergangsstellen kann ein Übergang von der Straßenbahn zur Eisenbahn erfolgen. Dort sollte auch der Wechsel der beiden Stromversorgungssysteme geschehen, beispielsweise von Gleich- auf Wechselstrom.

In Chemnitz wurde das Karlsruher Modell umgesetzt, um die Verkehrsprobleme besser zu lösen. Der zentrale Verknüpfungsort in der sächsischen Stadt zwischen der Straßen- und Eisenbahn befindet sich am Hauptbahnhof, wodurch die Reisenden nicht nur ohne Umstieg ins Stadtzentrum fahren, sondern auch den Hauptbahnhof bequem erreichen können.
Regelwerke müssen sowohl von Seiten der Eisenbahn- als auch der Straßenbahnregularien beachtet werden. Ein Beispiel bildet die Barrierefreiheit an den Stationen, da sowohl die Richtlinien der Eisenbahnbetriebsordnung (EBO) sowie die Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen (BOStrab) eingehalten werden müssen. [Hein11c und Hein11c]

Auch international konnte sich das System verbreiten. Beispielsweise wurde 2010 in Frankreich zwischen Mulhouse und Thann St. Jacques die erste Tram-Train-Linie in Betrieb genommen. [Hon11]

Ein Wechsel zu dem "Karlsruher Modell" muss gut geplant sein. Zwar ermöglicht das System ein angenehmes Reisen, allerdings dürfen die anfallenden Kosten nicht vernachlässigt werden. Außerdem müssen auf dem Streckennetz der Eisenbahn genügend Kapazitäten abrufbar sein, damit die Züge dort auch fahren können.