Le Modèle de Karlsruhe consiste dans l'utilisation de l'infrastructure ferroviaire (ici, celle de la DB par des tramways desservant également le centre-ville. En France, ce système est appelé le tram-train, mais aucun ne circule pour l'instant sur un réseau français, même si certains sont en projet ou en construction (Strasbourg, Mulhouse, Nantes)
Un Tram en gare de Karlsruhe
Le système a été mis en service à Karlsruhe en 1992, dans le but de desservir les communes périurbaines directement depuis l'hypercentre sans rupture de charge pour les passagers. Parallèlement, une communauté tarifaire semblable à la Carte orange en Île-de-France a été mise en place dans la région de Karlsruhe, permettant l'utilisation de tous les moyens de transport public (train régional, tramway, bus) avec le même titre de transport. L'Autorité organisatrice de transports dans la région, le KVV est à l'initiative du développement de ce mode transport hybride. Le Modèle de Karlsruhe est un succès en terme d'étendue du réseau et de fréquentation. Les tramways suburbains desservent 400 km de lignes, jusqu'au pied des pistes des stations de ski de la Forêt-Noire. Lors de la mise en place du tram-train entre Karlsruhe et Bretten, ville voisine de 28 000 habitants, la fréquentaion a augmenté de 300%, montrant l'avantage décisif que représente une desserte sans rupture de charge dans le Report modal vers les transports publics. Selon les mots de Dieter Ludwig, président du KVV, « Il faut emmener le train aux gens et non l'inverse », c'est là le principe même du Modèle de Karlsruhe.
Toutefois, le système a ses limites. En effet, la rue principale de Karlsruhe est désormais tellement congestionnée par le trafic incessant des tramways qu'il est devenu difficile pour un piéton de traverser cette artère commerçante. Ainsi, le projet de tunnel est lancé (lien), permettant de fluidifier la circulation des trams et de libérer la zone piétonne du tram en surface. D'autre part, le réseau est tellement étendu qu'il fait doublon avec d'autres réseaux de S-Bahn (Stuttgart, Mannheim, Bâle) et perd de sa lisibilité. Certaines régions comme le nord de l'Alsace s'opposent à son arrivée par crainte d'une inflation immobilière.
Il y a en France plusieurs projets de trams suburbains, globalement désignés "tram-train". Certains de ces projets sont semblables au Modèle de Karlsruhe, comme à Mulhouse, Strasbourg ou Nantes; d'autres consistent davantage en une transformation d'emprises ferroviaires inutilisées pour la création d'un tram suburbain en site propre, sans cohabitation avec d'autres circulations ferroviaires dites "lourdes", comme à Lyon ou en Île-de-France.
Les obstacles à la réalisation de projets de type Karlsruhe en France sont nombreux, ce qui explique pourquoi aucune ville ne dispose d'un tel réseau aujourd'hui malgré l'existence de configurations périurbaines comparables à celle de Karlsruhe (Bordeaux, Orléans, Tours, Avignon...).
En France, notamment en Moselle existe déjà depuis de nombreuses années une circulation de ce type, il s'agit en fait d'un cas isolé puisque cette ligne emprunte, hors agglomération,les voies de la DB en Allemagne (Sarrebruck) pour venir en France (Sarreguemines en Moselle) ce qui en fait une circulation internationale.