Simon Brown, 24, från East Grinstead, West Sussex, slog huvudet på en signal gantry den 7 augusti.
Förhöret i London fick höra att passageraren Kirstin Duffield hörde en "hög röst".
I ett uttalande läst av rättsläkaren, sa hon att hon hittade Mr Brown med en skada som var "inte överlevnadsbar".
Tåget från Gatwick till London Victoria reste omkring 60 km/tim när händelsen inträffade nära Balham i södra London.
Mark Young, från Rail Occident Investigation Branch (RAIB), berättade för förhöret Mr Browns huvud var ute genom fönstret utan några bevis för att ange varför.
Han sade att Brown drabbades av en dödlig huvudskada till följd av att han slog i en signal.
Ms Duffield sade att hon såg att Brown hade kollapsat i korridoren efter att hon reste sig upp från sin plats, men såg att han fortfarande andades.
"Det var mycket blod på golvet och runt hans huvud. Det var en massiv trauma till toppen av hans huvud, "sade hon.
Hon sa att det inte fanns nåt hon kunde göra för honom.
Utredningen hörde Duffield stiga av tåget i Wandsworth Common efter larmet och föraren hade larmats.
Hon sa att hon såg "blodstänk" på utsidan av vagnen, men hade inte sett Mr Brown med huvudet ut genom fönstret.
Mr Browns mor, Jane Street, sade att hennes son hade en passion för järnvägar och "var varken vårdslös eller okunnig om farorna med denna miljö".
I ett uttalande sade hon att hennes son först anmälde sig frivilligt på Bluebell Rail som nioåring och nyligen hade blivit ingenjörstekniker hos Hitachi Rail Europe i Bristol.
Mr Browns far, Mike Brown, sade att hans son skulle flytta in med sin flickvän och han hade aldrig sett honom så avslappnad, glad och entusiastisk över sin framtid.
I fråga om resultaten från RAIB sade Young att avståndet mellan fönstret och gantry befanns vara 26cm medan tåget var statiskt.
Han sade att det uppfyllde normerna för befintliga strukturer, men att det var mindre än ett industrirekommenderat minimum för nya strukturer.
Han sade också att det hade hittats avståndet mellan gantry och en rörlig vagn kunde ha varit så lite som 68mm.
Han sade att fönstret mittemot vaktrummet inte var avsett för passagerartrafik, även om det var tillgängligt för vem som helst på tåget och öppet när tåget lämnade Gatwick.
Ett gult klistermärke på dörren som varnade folk att inte luta sig ut genom fönstret var "i en ganska rörig miljö" bland många andra tecken, konstaterade han.
Utredningen fortsätter.
En man som dog på Gatwick Express hittades av en annan passagerare med en "massiv trauma" i huvudet, en utredning har hört.