为了破获梅根·汤普森被杀案，通常不向新闻媒体寻求帮助的法国警方发布了一条通告，寻找案发当天见过梅根的目击者。与此同时，调查人员也开始在梅根所乘列车的同时段列车上展开调查。他们询问了定期搭乘夜间列车的乘客，这些人或许见到过什么。
近两个月后，警方的努力有了回报，有一位乘客记得当时梅根曾与一名年轻男子谈话。他说，梅根到达利摩日火车站后，她从自动提款机里提取了2000法郎，买了一张去往巴黎的车票。
大约凌晨2点的时候，一名头戴帽子的男子不停地和她搭话，还说自己来自马赛。随后，他们一起登上第17号车厢，并排坐在一起。凌晨3点零8分，列车驶出车站。不久，梅根和那名男子转移到下一节车厢。梅根·汤普森更换车厢后，再也没有人见过她。
警方根据目击者对那名男子的描述，用电脑绘制了一幅肖像。成千上万的乘客来来往往，没人注意他们。这名凶手就藏在他们当中，随时准备再次出击，在任何地方行凶作案。
血光再现
法国第戎距离巴黎大约256千米。1999年12月一个寒冷的夜晚，加来至文蒂米利亚的火车在规定线路上呼啸着驶过第戎城。在火车上，列车员发现一个小男孩独自在一间包厢里睡觉。列车员觉得很奇怪，为何没有看到这个孩子的父母。
在离开这节车厢前，列车员例行检查了洗手间，看是否有无票偷乘者。他在洗手间的地板上发现了一名女子的尸体，她身上有多处刀伤，人已经奄奄一息。
在短短两个月内，法国铁路系统上就发生了两起凶杀案。一个杀人狂魔偷偷混上了法国的夜间列车。第一位受害者是一名英国学生，她的尸体被遗弃在铁路边上；第二位受害者是一名身中数刀，死在列车洗手间里的年轻女子。
警方掌握了一名嫌疑犯的相貌，但是不知道他的名字。第戎调查人员皮埃尔·帕纳齐奥负责调查此案。这起案件不同寻常，因为它发生在夜晚，发生在一列火车上，在一个人们认为应该很安全的地方。第戎警方用警戒线隔离了火车，目的是将目击者和可能的杀手留在列车上。警方叫来了急救人员，但是他们无法拯救受害者。
警方检查了尸体，对死者的死亡原因作了初步判断。尸体当时位于洗手槽旁边。她的双脚是朝着哪个方向的？尸体呈什么样的姿势倒在地上？她的胳膊是合在一起的呢，还是张开的？
警方对这些情况都进行了记录。死者的身上有一个钱包。警方小心地打开钱包，在里面发现了她的身份证，身份证上写着希尔威·巴戈。这位名叫希尔威·巴戈的女子来自法国北部。
希尔威·巴戈就是那个独自在车厢里睡觉的孩子的母亲，她是带孩子一起去旅行的。妈妈已经死了，这对一个孩子来说太悲惨了。警方不打算告诉他列车上发生了可怕事件，但为了从他那里获得信息，以便与受害者的丈夫取得联系，警方还是尝试着和他进行了交谈。令人意外的是，孩子并没有问“我妈妈在哪儿”。要是他那样问了，警方真的不知道该如何回答。
警方认为凶手还在列车上，他们希望能把他找出来。那时很多乘客都已入睡，但有人告诉警方曾发现一个头戴棒球帽，行踪可疑的乘客。据说，当时他的情绪非常激动，紧张不安地走来走去。尽管进行了彻底搜查，警方还是没有找到与描述的嫌疑犯相符的乘客。但是，他们发现嫌疑犯曾经到过邻近的一个包厢。警方在离尸体不远的地方发现了一个棒球帽，一个血迹斑斑的棒球帽，并把它拿回去进行分析。随后，警方发现嫌疑犯已经逃离火车。因为他们在一节车厢的一扇门上发现了一片血迹，那是一个血手樱在警方发现尸体5分钟之前，这列火车在第戎站停下来进行过一次例行检修。
列车停下来检修的时候，有个看上去很古怪的人在不该下车的时候下了车。列车员确定他是一个偷乘者，就给他开了一张传票。这个无票偷乘者向列车员出示了一份证明，说明自己是西德·阿迈德·瑞吉拉。
警方终于找到了一名很有可能是凶手的嫌疑犯。第戎警方了解到，西德·阿迈德·瑞吉拉是一名20岁的阿尔及利亚移民，曾因强奸一名14岁的幼女和多次暴力抢劫而被捕入狱。在他的犯罪记录中，他经常使用一把刀子。此人于1999年6月，也就是在第一起列车凶杀案发生的4个月之前刚刚获释。
负责此案的调查人员帕纳齐奥向全国警方发布通告，呼吁法国的执法人员提高警惕，寻找和逮捕瑞吉拉。希马尔也接到了通告，他还在调查两个月前的梅根·汤普森被杀案。布尔日的调查人员发现，第戎和沙贝涅特的这两起凶杀案之间存在关联。尽管受害者的死亡方式不同，但两起案件却共同指向了一名凶手。两名女子都是搭乘夜间列车；西德·阿迈德·瑞吉拉的面部照片也与电脑绘制的嫌疑犯肖像非常相似；此外，还有一个惊人的相似之处：警方怀疑，杀害梅根的凶手就是在第戎发现的无票乘车而被罚款的男子。
看到那张电脑绘制的嫌疑犯肖像后，布尔日的法国宪兵队联系了第戎警方，并告诉他们自己掌握了此人犯有另一起凶杀案的证据。
接连的凶杀案激起了新闻媒体的关注。法国警方不得不同时对付凶手和面对媒体不断施加的压力。欧洲乘火车旅行的传统以及该地区对铁路的依赖性，引起了公众空前的关注。在这次调查中，警方遇到的最困难的事情就是压力，包括来自媒体的压力和来自上级的压力。
调查人员发现，瑞吉拉自从离开监狱后，就一直在火车上四处游荡。列车员已经因为他无票乘车而对他处以了40多次的罚款。两起案件可能是由无票偷乘者犯下的，这很独特。此人喜欢趁着夜色作案，因为晚上几乎没有目击者。在夜晚作案，更容易隐藏，更容易逃脱，也更容易掩饰真实面目。
布尔日和第戎警方联合行动，追捕这名在法国铁路系统上屡屡作案的凶手。但是西德·阿迈德·瑞吉拉是老练的无票偷乘者，警方几乎无法查到他的下落。第戎的调查人员皮埃尔·帕纳齐奥有了一个计划。为了追查到瑞吉拉，他询问了此人在服刑期间认识的每个人。此外，警方掌握了他父母在马赛的地址，以及他女朋友在亚眠的地址，这些都是非常关键的。一名在逃的通缉犯会到任何有同盟者的地方寻求庇护。警方开始监视他位于马赛的家以及他女朋友在亚眠的公寓。
当媒体得知警方已经初步确定一名嫌疑犯时，他们希望知道被他们称为“铁路杀手”的凶手的名字。地方官员在第戎召开了一次记者招待会，指出不能公布嫌疑犯的姓名，因为担心嫌疑犯会闻讯而逃，但还是有人走漏了风声。一名新闻记者公然拜访了瑞吉拉的家，向瑞吉拉透露说他就是“铁路杀手”大追捕行动中的主要嫌疑犯。