TGV [te.ʒe.ve] (sigle de « train à grande vitesse ») est une marque déposée de la Société nationale des chemins de fer français (SNCF) pour désigner ses rames automotrices employées pour circuler à grande vitesse sur des lignes nouvelles conçues pour la grande vitesse. De conception française, elles sont alimentées par caténaire et propulsées par des moteurs électriques ; elles circulent régulièrement à la vitesse de croisière de 270 à 320 km/h selon les lignes à grande vitesse (LGV) parcourues.
Depuis la mise en service en 1981, un réseau de lignes nouvelles à grande vitesse a été construit en France, qui atteint 2 700 km en juillet 2018, le quatrième au monde par sa taille, après ceux de la Chine, du Japon et de l'Espagne.
Les trains ont été initialement conçus par la SNCF et Alstom, et largement construits par la société Alstom en France, permettant des améliorations techniques et la modernisation des intérieurs (fournis par Bombardier Transport). Les TGV sont notamment fabriqués à Belfort (Alstom) pour les motrices et à Aytré (Alstom) pour les remorques intermédiaires, d'autres composants venant d'autres sites comme Tarbes (Alstom) pour la traction, Le Creusot (Alstom) pour les bogies, etc.
Un TGV est habituellement composé de deux locomotives, appelées motrices, indépendantes, encadrant une rame articulée de huit ou dix voitures. Les TGV TMST d'Eurostar présentent toutefois des particularités liées aux règles de sécurité pour le franchissement du tunnel sous la Manche.
Depuis le retrait, en 2015, des sept demi-rames du TGV postal utilisées par La Poste entre Paris et Cavaillon (Vaucluse), les TGV d'Alstom assurent exclusivement le transport de voyageurs. Ils circulent principalement en France (avec les marques « TGV inOui » et « Ouigo » de la SNCF, mais également entre la France et ses voisins ; ils sont alors exploités soit par la SNCF elle-même, soit par des entreprises ferroviaires filiales de la SNCF (Eurostar, dont l'ex-Thalys), soit encore dans le cadre de partenariats commerciaux entre la SNCF et les opérateurs nationaux concernés (par le biais de la marque « DB SNCF en coopération », qui fut gérée par Alleo, ou encore de la société « Lyria »). En outre, des dérivés du matériel roulant TGV ont été spécifiquement conçus pour circuler en Espagne, en Corée du Sud, au Maroc et aux États-Unis, mais les services commerciaux respectifs n'ont aucun rapport avec la SNCF.
Un record du monde de vitesse sur rail a été homologué par la rame V150. La rame était constituée des deux motrices du TGV POS no 4402, encadrant les deux remorques d'extrémité du TGV Duplex no 618. La rame a atteint 574,8 km/h le 3 avril 2007.
L'idée de créer un train à grande vitesse pour relier les principales villes françaises émerge durant l'été 1966. Les chemins de fer italiens (FS, Ferrovie dello Stato) avaient ouvert la voie dès 1936 avec ses rames ETR 200 à 200 km/h et le Japon avait lancé, en 1959, la construction du premier train à grande vitesse au monde, le Shinkansen, qui a été mis en service en 1964 avec l'inauguration de la première ligne à grande vitesse reliant Tokyo à Osaka.
À l'époque, la SNCF cherchait un moyen de redresser la fréquentation de ses trains, qui baissait inexorablement. Une augmentation substantielle de la vitesse apparut comme la solution qui lui permettrait de concurrencer efficacement l'automobile et l'avion. Elle était stimulée par les expérimentations du projet Aérotrain qui faisait appel à la technologie du coussin d’air radicalement différente du contact roue/rail du chemin de fer classique. Elle expérimentait également la voie des turbotrains légers testant, dès 1967, le prototype TGS puis les ETG en service commercial dès mars 1971.
Le 1er août 1966, un service de recherche naît à la SNCF, avec le lancement de l’étude « possibilités ferroviaires à très grande vitesse sur infrastructures nouvelles », le projet « C03 ». Ce projet innove à la fois par l’idée de la création de lignes nouvelles et par l'attention portée à la qualité de service et à la tarification, alors que la politique de la SNCF visait à cette époque prioritairement la réduction des coûts. Après avoir été présenté aux pouvoirs publics en 1969, le projet C03 est adopté en comité interministériel le 25 mars 1971. Toutefois, la mise en concurrence de ce projet avec celui de l’aérotrain laisse planer un doute sur l’issue de cette opération.
Dans sa première version, le TGV devait être mû par des turbines à combustion. Ce choix était motivé par la taille relativement petite des turbines, leur puissance massique élevée et leur capacité à délivrer une puissance élevée pendant un temps important.
Décisions, essais et prototype de 1971-1972
Le conseil interministériel du 26 mars 1971 décide finalement le principe de la construction, en 1978 ou 1979, d'une liaison Paris-Lyon en moins de deux heures, pour un coût de plus de 1,5 milliard de francs, jugée rentable, même si Olivier Guichard, ministre de l'aménagement du territoire et de l'équipement, estime lui plus intéressant un renforcement des liaisons aériennes entre Paris et Lyon ou même l'installation d'une ligne d'aérotrain.
Le premier prototype TGV 001 sortit des ateliers Alsthom de Belfort le 25 octobre 1971 et est la seule rame de ce type construite. Une seconde rame était prévue, mais ne voit jamais le jour pour cause de budget serré.
La SNCF présente, dès le 23 mars, dans les usines Alsthom à Belfort, le « turbotrain à grande vitesse », appelé « T.G.V. 001 », qui est l'héritier de troisième génération des turbotrains à turbine à gaz « ETG » et « RTG », circulant avec un succès croissant, depuis le 16 mars 1970, à 160 km/h sur la ligne Paris-Caen-Cherbourg (371 km). Le TGV a un potentiel d'exportation, car il « intéresse les États-Unis », où le ministère fédéral des transports commande à la société Sofrerail, un contrat de cession de connaissances sur la question des grandes vitesses, en juin 1972.
Les essais du TGV 001, qui débutent le 4 avril 1972 sur la ligne de la plaine d'Alsace, apportent cependant beaucoup d'enseignements utiles à la suite du projet, notamment dans le domaine du freinage à haute vitesse, qui nécessitait de dissiper une importante quantité d'énergie cinétique, de l'aérodynamique et de la signalisation. La rame était articulée, deux caisses adjacentes s'appuyant sur un bogie commun (comme sur les rames inox Z 3700) tout en conservant une possibilité de mouvement relatif.
Après les 220 km/h au printemps 1972, ce prototype atteint la vitesse de 318 km/h à l'été 1972, pulvérisant ainsi le record du monde de vitesse ferroviaire en traction thermique. Le style du TGV, tant intérieur qu'extérieur avec le nez caractéristique des motrices, est dû au designer français Jacques Cooper et marque les générations suivantes de matériel.
Depuis 2003, l'une des motrices du TGV 001 est exposée aux abords de l'autoroute A36, près de Belfort, tandis que l'autre l'est à Bischheim, près de Strasbourg, le long de l'autoroute A4, où se situe également un centre industriel de rénovation et d'entretien des rames et des motrices.
La construction d'une ligne reliant Paris et Lyon en deux heures est confirmée en 1972 par le ministre des Transports Robert Galley puis réaffirmée en 1974, lors d’un conseil interministériel restreint, le président Georges Pompidou, déjà malade, abrégeant les débats au bout de trois heures.