Comme nous l'avons dit, la pratique de vitesses supérieures à 250 km/h entraîne la construction de lignes nouvelles et ceci pour différentes raisons. Tout d'abord des raisons de sécurité, la pratique des très grandes vitesses nécessite des lignes les plus rectilignes possibles et donc des courbes de très grands rayons, celles-ci devant au moins avoir un rayon supérieur ou égal à 4000 mètres (celui-ci dans certains cas peut être plus faible). Ensuite des raisons commerciales évidentes, on ne peut faire coexister trafic voyageur rapide et trafic marchandise plus lent sur une même ligne, si l'on veut exploiter celle-ci au maximum de ses possibilités, le but recherché étant évidemment le trafic maximum et donc le profit.

De plus du fait des vitesses pratiquées, l’énergie cinétique des convois est très importante (entre 1 et 3,5 milliards de joules) et permet donc de construire des lignes avec des profils très accidentés. On trouve des dénivellations maximales de 35 pour mille, c’est à dire qu’un convoi peut avoir jusqu’à 17 mètres de différence de niveau entre ses deux motrices. Ce principe permet d’éviter la construction trop importante d’ouvrages d’art très coûteux. Néanmoins le prix d’un kilomètre de double voie (caténaire comprise) revient entre 10 et 15 millions d'euros.

La LGV est en fait à la ligne classique, ce qu’est l’autoroute à la route ordinaire.

Mais l'infrastructure ne se résume pas uniquement à la voie, c'est aussi la caténaire, c'est à dire l'ensemble des installations servant à l'alimentation électrique et le plus important la signalisation, garante de la sécurité des circulations.

En ce qui concerne la caténaire, il n'y a pas de grande nouveauté. Elle est alimentée en 25000 volts sous une fréquence de 50 Hz par EDF, c'est à dire que c'est le même courant que celui que nous avons chez nous, mais évidemment avec des intensités beaucoup plus fortes.

Quant au problème du captage du courant, il a fallut se pencher sur le couple "caténaire-pantographe" et trouver le juste équilibre. En effet le déplacement de l'archet du pantographe sur le fil de contact provoque la propagation d'une onde sur celui-ci. Or la célérité de cette onde doit toujours être supérieure à la vitesse du train. Cette célérité dépend de la tension mécanique de la caténaire. La solution a donc consisté à augmenter cette tension de manière à repousser ce qu'on appelle le "mur de la caténaire". En service commercial, celui-ci se situe aux alentours de 500 km.h.

Un nouveau type de pantographe dit à "double étage" a été développé après étude en soufflerie, de manière à éviter les débattements trop importants pour garantir un contact électrique quasi-permanent et réduire les risques d'arrachage de la caténaire, qui du fait des vitesses pratiquées se chiffrent en kilomètres de fils de contact à remplacer. De plus, sur les lignes à grande vitesse, la hauteur de la caténaire au-dessus de la voie est constante et les débattements du premier étage du pantographe sont verrouillés. Seul le deuxième étage est actif.
 
 

Mais ce qui demanda le plus de temps à mettre au point, ce fut la signalisation. En effet, sur les lignes classiques, on rencontre des signaux qui sont implantés le long de la voie, tous les deux kilomètres environ. Mais au-delà de 220 km/h, il s'avère qu'il n'est plus ergonomiquement possible de les observer et encore moins lorsque les conditions climatiques sont mauvaises.

Il a donc fallut mettre au point un système qui s'affranchissait de ces contraintes, ce système a pour nom le CAB-SIGNAL car il donne la signalisation directement dans la cabine du conducteur. Et fait nouveau par rapport à la signalisation latérale classique qui donne seulement des informations sur la marche à suivre, le CAB-SIGNAL quant à lui indique directement la vitesse à respecter en chaque point de la ligne. Les informations relatives à la signalisation sont transmises par les rails avec des fréquences différentes suivant que l’on circule sur la voie paire ou impaire, pour éviter les interférences. Ces informations sont reçues par des capteurs situés sous le nez de chaque motrice. C’est le principe de la transmission voie-machine ou TVM. Actuellement deux systèmes de TVM sont en service. Le plus ancien, la TVM 300 équipe les LGVs sud-est et atlantique et le plus récent, la TVM 430 équipe les LGVs nord, méditerranée et belge. Cette dernière permet la circulation à 320 km.h de deux convois avec un intervalle minimum de trois minutes et un débit maximum de 21000 voyageurs par heure et par sens, et ceci en toute sécurité.

C’est ce système de signalisation qui a été choisi par Eurotunnel pour équiper le tunnel sous la Manche.

Il y a actuellement 1500 kilomètres de lignes à grande vitesse équipées avec ce système, irriguant la quasi-totalité du territoire et permettant la desserte directe de plus de 160 villes. (carte)