Da fällt mir noch was lustiges ein, wenn auch nicht so gut wie die IR-Methode.
Die Züge haben doch fast alle Beleuchtung. Du könntest die Wagonbeleuchtung durch einen Sender schleifen, der sie dann mit einer Frequenz >100Hz flimmern lässt. Du bräuchtest dann einen Lichtempfindlichen Transistor oder eine Diode, die schnell reagieren kann. Dazu dann eine Auswertung. Das hat den Vorteil, dass du keine IR-LED integrieren musst. Aber die Empfindlichkeit wird bescheiden sein, ebenso die Störsicherheit. Und der Controller muss einen Mittelwert der Grundhelligkeit berechnen um z.B. Deckebeleuchtung auszugrenzen.

Allerdings sollte eine kleine IR-LED hell genug sein um auch durch die Fenster eines Wagens zu leuchten. Die Dinger haben einen sehr hohen Impulsstrom, sodass du ein kleines unsichtbares Leuchtfeuer haben solltest. Ein hell-lackierter Innenraum könnte sogar genügen um das Licht nach aussen zu reflektieren.