So schlimm sind 2-3 Kanäle pro Chip nicht. Da sollte auch ein Puffern und die Übertragung der Daten weiter zur Zentrale mit drin sein. Wenn man die Datenrate reduziert, könnten vielleicht auch mehr Kanäle drin sein. Notfalls halt wirklich 2 sende LEDs je wagen, oder ein einfacher Lichleiter. Dann hätte man die doppelte Zeit und könnte langsamer senden.
Wie viele Kanäle man per chip Empfangen kann, hängt dann auch von der Verbindung zur Zentrale ab. Wenn es genügend langsam ist könnte man sicher auch 2 von möglichen 8 (oder gar mehr) Kanälen gleichzeitig lesen. Zu viele Kanäle sollte man auch nicht zusammenfassen, denn Lange Kabel von der Fotodiode zum Controller sind problematisch.

Da sich Züge nicht ganz frei bewegen können, reicht für viel Positionen wahrscheinlich auch das reine Erkennen ob überhaupt ein Zug vorbeikommt.

Ist ein Interessantes Projekt. Wegen der Geschwindigkeit wird man wohl in Assembler Programmieren müssen, denn C ist gerade bei der Manipulation von einzelen Bits und bei Interrrupts nicht so schnell. Der Datenempfang selber scheint mir auch nicht unmöglich lang für ein Assembler Programm.