Sachverhalt:
A. Am 21. Juli 2009 ersuchte die Schweizerische Bundesbahnen AG (SBB) das Bundesamt für Verkehr (BAV) um Durchführung eines ordentlichen Plangenehmigungsverfahrens betreffend die Planvorlage "Bahn 2000, 1. Etappe, Niveaufreie Einfahrt Wettingen - Rangierbahnhof Limmattal (Lehnenviadukt)". Während der Auflagefrist erhob unter anderem die Gemeinde Oetwil an der Limmat Einsprache. Mit Verfügung vom 2. Dezember 2011 genehmigte das BAV das Projekt, wobei es die Genehmigung mit verschiedenen Nebenbestimmungen verband. Auf die Einsprache der Gemeinde Oetwil an der Limmat trat es nicht ein.
Gegen den Entscheid des BAV erhob die Gemeinde Oetwil an der Limmat Beschwerde ans Bundesverwaltungsgericht. Dieses wies die Beschwerde mit Urteil vom 11. Juni 2012 ab, soweit es darauf eintrat. Zur Begründung führte es im Wesentlichen aus, die nach dem Bauvorhaben zu erwartende Verkehrszunahme sei zu gering, um zu wahrnehmbaren Immissionen auf dem Gemeindegebiet zu führen. Unter diesen Voraussetzungen sei die Gemeinde nicht berechtigt, Beschwerde zu führen.
B. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht vom 22. August 2012 beantragt die Gemeinde Oetwil an der Limmat, der Entscheid des Bundesverwaltungsgerichts sei aufzuheben und die Angelegenheit sei zur materiellen Beurteilung ans Bundesverwaltungsgericht oder ans BAV zurückzuweisen.
Das Bundesverwaltungsgericht hat auf eine Vernehmlassung verzichtet. Die SBB und das BAV beantragen, die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Das ebenfalls zur Vernehmlassung eingeladene Bundesamt für Umwelt (BAFU) hält fest, dass es der Gemeinde an der zur Beschwerdeführung notwendigen Betroffenheit mangle und deshalb die Plangenehmigungsverfügung des BAV vom 2. Dezember 2011 die Lärmschutzgesetzgebung des Bundes einhalte. Die Beschwerdeführerin hält in ihrer Replik an ihren Anträgen und ihrer Rechtsauffassung fest.
Mit Präsidialverfügung vom 8. Oktober 2012 hat das Bundesgericht der Beschwerde aufschiebende Wirkung verliehen.
Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde richtet sich gegen einen Entscheid in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten des Bundesverwaltungsgerichts (Art. 82 lit. a, Art. 86 Abs. 1 lit. a BGG). Die Beschwerdeführerin hat am vorinstanzlichen Verfahren teilgenommen und macht geltend, die Verneinung ihrer Beschwerdelegitimation verletze Bundesrecht. Dazu ist sie legitimiert (Art. 89 Abs. 1 BGG, vgl. BGE 136 IV 41 E. 1.4 S. 44 mit Hinweisen). Die weiteren Sachurteilsvoraussetzungen geben zu keinen Bemerkungen Anlass. Auf die Beschwerde ist einzutreten.
1.2 Zur Beurteilung der Frage, ob das Bundesverwaltungsgericht die Beschwerdelegitimation hätte bejahen müssen, ist kein Augenschein erforderlich. Der betreffende Antrag der Beschwerdeführerin ist abzulehnen.
2. 2.1 Das Bundesverwaltungsgericht führt zur Begründung seines Entscheids aus, für die stabile Führung des Angebotskonzepts der Beschwerdegegnerin sei es nach deren Auffassung unerlässlich, im Raum Killwangen-Spreitenbach eine kreuzungsfreie Einfahrt für Güterzüge von Wettingen in den Rangierbahnhof Limmattal zu bauen. Ob die Beschwerdeführerin, deren Einsprache sich gegen dieses Projekt gerichtet habe, im erstinstanzlichen Verfahren als Partei zuzulassen gewesen wäre, beurteile sich nach Art. 6 des Bundesgesetzes vom 20. Dezember 1968 über das Verwaltungsverfahren (VwVG; SR 172.021). Danach sei - gleich wie nach Art. 48 Abs. 1 lit. b und c VwVG - ein besonderes Berührtsein erforderlich. Die Beschwerdeführerin behaupte zu Recht nicht, dass bereits der Bau des Lehnenviadukts diese Voraussetzung erfülle, denn das Viadukt sei nicht auf ihrem Gemeindegebiet geplant. Vielmehr stelle sich die Frage, ob mit dem Betrieb (Lärm-)Immissionen einhergingen, die auf dem Gemeindegebiet der Beschwerdeführerin wahrnehmbar und erheblich seien. Dies sei jedoch zu verneinen. Laut dem Umweltverträglichkeitsbericht vom 7. Juli 2009 und dem Nachtrag dazu vom 17. September 2010 sei in der Betriebsphase auf den Abschnitten Neuenhof-Killwangen-Spreitenbach und Killwangen-Spreitenbach-Rangierbahnhof Limmattal täglich mit zehn zusätzlichen Güterzügen zu rechnen. Die Gesamtverkehrsmenge nehme auf dieser Strecke damit nur um 2 % zu. Bei den Güterzügen betrage die Erhöhung 6 % westlich und 5 % östlich des Bahnhofs. Die Immissionen würden im gesamten Untersuchungsgebiet bis zu 2 dB(A) zunehmen. Diese Angaben habe die Beschwerdegegnerin anlässlich der Einspracheverhandlung vom 9. November 2011 zudem dahingehend präzisiert, dass die prognostizierten zehn zusätzlichen Güterzüge nicht allesamt auf den Rangierbahnhof Limmattal entfallen würden. In diesem Bereich sei folglich die Zunahme des Verkehrsaufkommens und der damit einhergehenden Lärmimmissionen noch geringer zu veranschlagen. Das Bauvorhaben führe demnach zu einer Verkehrszunahme, die merklich unter der nach der Rechtsprechung massgeblichen Limite liege, ab welcher von wahrnehmbaren Immissionen auf dem Gebiet der Beschwerdeführerin gesprochen werden könne. Dieser fehle somit die Beschwerdelegitimation.
Den von der Beschwerdeführerin gestellten Antrag auf Durchführung eines Augenscheins wies das Bundesverwaltungsgericht ab. Es sei auszuschliessen, dass ein Augenschein die Richtigkeit des Beweisergebnisses in Frage zu stellen vermöge, denn die interessierenden Immissionen seien in jedem Fall erst nach der Inbetriebnahme wahrnehmbar.
2.2 Die Beschwerdeführerin bringt dagegen vor, für die Beschwerdelegitimation komme es nicht auf die konkreten Immissionen an. Diese seien erst im Rahmen der materiellen Beurteilung von Bedeutung. Weiter macht sie geltend, durch den Entscheid des BAV sei sie in ihren hoheitlichen Interessen berührt. Das Lehnenviadukt führe zu einer Mehrbeanspruchung des Rangierbahnhofs Limmattal. Dessen Gleisanlagen grenzten an ihr Gemeindegebiet, wo seit Jahren massive nächtliche Lärmimmissionen bestünden. Jeder weitere Güterzug führe diesbezüglich zu einer Verschlechterung. Um die bestehenden Lärmimmissionen und den Zusammenhang mit dem Lehnenviadukt aufzuzeigen, sei vor Bundesverwaltungsgericht ein Augenschein beantragt worden. Mithin sei es entgegen der Behauptung der Vorinstanz nicht um die künftigen Immissionen gegangen. Schliesslich sei unzutreffend, dass die Beschwerdegegnerin anlässlich der Einspracheverhandlung vom 9. November 2011 darauf hingewiesen habe, die prognostizierten zehn zusätzlichen Güterzüge würden nicht allesamt auf den Rangierbahnhof Limmattal entfallen. Indessen sei dies für die Legitimationsfrage nach dem Gesagten ohnehin unwesentlich.
2.3 Vorliegend ist die Frage zu beantworten, ob die Beschwerdeführerin im Plangenehmigungsverfahren nach Art. 18 ff. des Eisenbahngesetzes vom 20. Dezember 1957 (EBG; SR 742.101) zur Einsprache berechtigt gewesen wäre. Die Einspracheberechtigung ergibt sich gemäss Art. 18f EBG aus der Parteistellung nach Verwaltungsverfahrensgesetz oder nach dem Bundesgesetz vom 20. Juni 1930 über die Enteignung (EntG; SR 711). Die Beschwerdeführerin hat vorliegend keine Ansprüche aus Enteignung geltend gemacht, weshalb sich die Parteistellung nach dem Verwaltungsverfahrensgesetz beurteilt. Nach Art. 6 VwVG gelten als Parteien unter anderem Personen, denen ein Rechtsmittel gegen die Verfügung zusteht, mithin nach Art. 48 VwVG zur Beschwerde legitimierte Personen. Art. 48 Abs. 1 VwVG umschreibt die allgemeine Beschwerdebefugnis - soweit hier von Bedeutung - übereinstimmend mit der Regelung der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gemäss Art. 89 Abs. 1 BGG. Dasselbe ergibt sich aus Art. 57 USG. Gemäss dieser Bestimmung sind die Gemeinden berechtigt, gegen Verfügungen der kantonalen und der Bundesbehörden in Anwendung des Umweltschutzgesetzes die Rechtsmittel des eidgenössischen und kantonalen Rechts zu ergreifen, sofern sie dadurch berührt werden und ein schutzwürdiges Interesse an der Aufhebung oder Änderung haben (vgl. ALAIN GRIFFEL/HERIBERT RAUSCH, Kommentar zum Umweltschutzgesetz, 2011, N. 1 und 6 zu Art. 57 USG, wonach Art. 57 USG "Erinnerungsfunktion" und damit keine selbständige Bedeutung hat).
Art. 48 Abs. 1 VwVG und Art. 89 Abs. 1 BGG setzen voraus, dass der Beschwerdeführer durch die angefochtene Verfügung bzw. den angefochtenen Entscheid besonders berührt ist und ein schutzwürdiges Interesse an deren bzw. dessen Aufhebung oder Änderung hat. Diese Regelung ist in erster Linie auf Privatpersonen zugeschnitten, doch kann sich auch das Gemeinwesen darauf stützen, falls es durch einen angefochtenen Entscheid gleich oder ähnlich wie ein Privater oder aber in spezifischer Weise in der Wahrnehmung einer hoheitlichen Aufgabe betroffen wird und nicht bloss das allgemeine Interesse an der richtigen Rechtsanwendung geltend macht (BGE 138 II 506 E. 2.1.1 S. 508 mit Hinweisen). Die Beschwerdebefugnis zur Durchsetzung hoheitlicher Anliegen setzt eine erhebliche Betroffenheit in wichtigen öffentlichen Interessen voraus; gestützt auf die allgemeine Legitimationsklausel von Art. 48 Abs. 1 VwVG und Art. 89 Abs. 1 BGG dürfen Gemeinwesen nur restriktiv zur Beschwerdeführung zugelassen werden (BGE 138 II 506 E. 2.1.1 S. 509 mit Hinweisen).
Nach der Rechtsprechung ist eine Gemeinde zur Durchsetzung hoheitlicher Anliegen mittels Beschwerde unter anderem dann zuzulassen, wenn von einem Bauprojekt bedeutende Immissionen ausgehen, welche voraussichtlich die Gesamtheit oder einen Grossteil der Gemeindebewohner betreffen (Urteile 1C_523/2009 vom 12. März 2010 E. 2.3.2, in: RDAF 2010 I S. 244; 1C_372/2009 vom 18. August 2010 E. 1.2, in: DEP 2010 S. 723; BGE 136 I 265 E. 1.4 S. 268 f.; je mit Hinweisen). Die Beurteilung der Legitimation erfordert damit entgegen der Auffassung der Beschwerdeführerin eine summarische Prüfung der konkret zu erwartenden Immissionen (vgl. Urteil 1A.148/2005 vom 20. Dezember 2005 E. 3.3, in: ZBl 107/2006 S. 609). Davon abzusehen würde bedeuten, die Legitimation aufgrund einer blossen Behauptung zu bejahen und käme einer Zulassung der Popularbeschwerde gleich (vgl. Urteil 1C_346/2011 vom 1. Februar 2012 E. 2.4 mit Hinweisen, in: URP 2012 S. 692). Die Beschwerdeführerin selbst stützt sich im Rahmen ihrer Vorbringen denn auch ausdrücklich auf die zu erwartenden Lärmimmissionen.
2.4 Das umstrittene Bauprojekt liegt nicht auf dem Gemeindegebiet der Beschwerdeführerin. Dieses befindet sich auch nicht innerhalb des von der Vorinstanz erwähnten Untersuchungsgebiets, innerhalb dessen gemäss dem Umweltverträglichkeitsbericht die Immissionen um bis zu 2 dB(A) zunehmen werden. Die Legitimation wäre indessen unabhängig von diesem Umstand zu bejahen gewesen, wenn das Bauprojekt zu Zunahmen der Lärmimmissionen führen könnte, welche voraussichtlich für die Gesamtheit oder einen Grossteil der Gemeindebewohner deutlich wahrnehmbar sind (Urteil 1A.148/2005 vom 20. Dezember 2005 E. 3.3 mit Hinweisen, in: ZBl 107/2006 S. 609).
In Bezug auf Strassenverkehrslärm hat das Bundesgericht in seiner Rechtsprechung dargelegt, nach den Angaben des Bundesamts für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL, heute: BAFU) werde eine Zunahme von 1 dB(A) gerade noch wahrgenommen. Dies entspreche normalerweise einer Steigerung des durchschnittlichen täglichen Verkehrsaufkommens um rund 25 %, wobei bei tiefen Verkehrsmengen auch schon eine geringere Zunahme wahrnehmbar sein könne. Vor diesem Hintergrund die Grenze für die Einsprache- bzw. Beschwerdelegitimation von Privatpersonen bei einer Zunahme des durchschnittlichen täglichen Verkehrsaufkommens von 10 % anzusetzen, bezeichnete das Bundesgericht als angemessen (Urteil 1A.148/2005 vom 20. Dezember 2005 E. 3.5 mit Hinweis, in: ZBl 107/2006 S. 609; vgl. auch BGE 136 II 281 E. 2.3.2 S. 286). Im vorliegenden Fall ist nicht Strassen-, sondern Bahnlärm zu beurteilen. Das BAFU hat in seiner Vernehmlassung zuhanden der Vorinstanz dargelegt, eine Zunahme um lediglich 10 Züge pro Tag sei auf dem Gebiet der Beschwerdeführerin nicht wahrnehmbar. Diese Feststellung durch die zuständige Fachbehörde des Bundes wird von der Beschwerdeführerin nicht bestritten. Sie macht lediglich geltend, jeder weitere Güterzug habe zusätzliche Lärmimmissionen zur Folge, übersieht dabei jedoch nach dem Gesagten, dass die Bejahung der Beschwerdelegitimation die deutliche Wahrnehmbarkeit dieser zusätzlichen Lärmimmissionen voraussetzt. Es ist nachvollziehbar, dass dies bei einer Zunahme, die in Bezug auf den Güterbahnverkehr 5-6 % und in Bezug auf den gesamten Bahnverkehr gar nur 2 % ausmacht, nicht zutrifft.
2.5 Die Vorinstanz hat die Rechtsmittellegitimation der Beschwerdeführerin nach zutreffenden rechtlichen Kriterien beurteilt. Auch hat sie den Sachverhalt nicht willkürlich festgestellt, wenn sie davon ausging, dass eine Zunahme des Bahnverkehrs auf dem Gemeindegebiet nicht wahrnehmbar sei (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 2 BGG). Die Kritik der Beschwerdeführerin erweist sich deshalb als unbegründet.
Ob die Feststellung des Bundesverwaltungsgerichts zutrifft, dass die prognostizierten zehn zusätzlichen Güterzüge nicht alle auf den Rangierbahnhof Limmattal entfallen und deshalb die zusätzlichen Lärmimmissionen noch tiefer zu veranschlagen wären, kann offen bleiben. Der Rüge der Beschwerdeführerin, die Vorinstanz habe in dieser Hinsicht das Protokoll der Einspracheverhandlung vom 9. November 2011 falsch interpretiert, fehlt es mithin an der von Art. 97 Abs. 1 BGG vorausgesetzten Erheblichkeit.
3. Die Beschwerde ist abzuweisen.
Bei diesem Verfahrensausgang sind keine Gerichtskosten zu erheben (Art. 66 Abs. 4 BGG). Die nicht anwaltlich vertretene Beschwerdegegnerin hat keinen Anspruch auf eine Parteientschädigung (Art. 68 Abs. 1 und 2 BGG; BGE 133 III 439 E. 4 S. 446 mit Hinweis).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
3. Es wird keine Parteientschädigung zugesprochen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Bundesamt für Verkehr, dem Bundesverwaltungsgericht, Abteilung I, und dem Bundesamt für Umwelt schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. April 2013
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Fonjallaz
Der Gerichtsschreiber: Dold