Кто-нибудь знает, как происходит паспортный контроль в поездах?

Езжайте спокойно. Не будет ни каких проблем. Главное чтоб была действующая виза Шенген.

была точно такая же ситуация (этот же поезд, из Италии уехали в этот же день), никаких вопросов не было паспорта проверяли немцы, австрийцы ничего не смотрели

Может быть не совсем ваш случай, но похожий кейс у нас был в прошлом году. По свежей итальянской визе прилетели в Милан, через 3 дня улетали в Барселону. На паспортном контроле все равно проверяли визы, несмотря на то, что перелет внутри Шенгена и казалось бы какая разница . Это я к тому, что виза то у Вас действующая, Вы же ничего не нарушаете. Сделайте фальшивую бронь отеля в Италии через день и скажите что вернетесь