Un train à grande vitesse ou train apte à la grande vitesse (TAGV) est, selon l'Union internationale des chemins de fer (UIC) :
un train roulant à des vitesses supérieures à 250 km/h sur des lignes spécialisées ;
un train roulant à environ 200 km/h sur des lignes standards adaptées ;
un train pouvant rouler à des vitesses inférieures en raison de conditions particulières de relief, de contraintes topographiques ou en environnement urbain.
En France, dans les projets d'infrastructure ferroviaire, on parle plutôt de TAGV (Trains aptes à la grande vitesse) dans le but de respecter les règles européennes d'ouverture à la concurrence.
La grande vitesse ferroviaire est née au Japon en 1964 avec le Shinkansen, puis s'est étendue dans plusieurs pays d'Europe et d'Asie. Elle a transformé le transport de voyageurs par trains et donné un nouvel élan à ce mode de transport.
Cet article évoque également, à titre secondaire, les véhicules à sustentation magnétique, qui ne peuvent être définis comme des matériels ferroviaires puisqu'ils ne sont pas guidés par des rails, ne disposent pas de roues, et n'ont pas de contact avec leur infrastructure de guidage.
C'est au Japon que les premiers trains à grande vitesse apparurent. Mis au point par la compagnie japonaise Japanese National Railways (depuis le 1er avril 1987 : Japan Railways), ils entrèrent en service en 1964 avec l'inauguration de la première ligne à grande vitesse reliant Tokyo à Osaka. L'ensemble est alors baptisé Shinkansen qui littéralement signifie « nouvelle grande ligne ». En 1981, La SNCF inaugure la LGV Sud-Est (LN1) et les premières circulations commerciale de TGV.
En 2017, après dix ans de développement des lignes à grande vitesse en Chine, China Railway présente sa nouvelle gamme de train à grande vitesse, baptisée Fuxing (CR), de technologie entièrement chinoise, qui vise à remplacer les trains Hexie (CRH), issus de technologies étrangères. Les nouveaux trains Fuxing circulent à la vitesse commerciale de 400 km/h, qui est la plus rapide au monde, devant la France ou le Japon (320 km/h).
Trains à sustentation magnétique
Le Transrapid de Shanghai, ouverte en 2004 est la première ligne Maglev à grande vitesse ouverte, avec une vitesse commerciale de 400 km/h.
Néanmoins, pendant la même période, un autre concept de train à grande vitesse est étudié. Toujours au Japon, en 1962, alors que les premiers Shinkansen ne sont pas encore en service, le système de sustentation magnétique est étudié. De là est conçu le Maglev, un train qui ne roule pas sur des rails, mais « flotte » à quelques centimètres du sol à l'aide d'électro-aimants. Bien que la traînée de roulement d'une rame de TGV ne représente que ~19 % de sa résistance au mouvement à 320 km/h, il peut être intéressant de s'en affranchir et de passer à la sustentation magnétique. Ainsi, les Japonais sont-ils les détenteurs des deux records de vitesse pour un train magnétique, avec le JR-Maglev MLX01, qui a atteint les 581 km/h en 2003, vitesse battue le 21 avril 2015, lorsqu'un Maglev a atteint 603 km/h. L'ouverture d'une ligne commerciale n'est cependant pas prévue avant 2037.
La SNCF détient le record de vitesse sur rail, en atteignant 574,8 km/h le 3 avril 2007, avec la rame TGV POS 4402.
Celle-ci avait également été la première, en 1955, à dépasser le cap des 300 km/h, avec les BB 9004 et CC 7107
En 1988, la DB fut la première à franchir le cap des 400 km/h.
Les 500 km/h furent dépassés pour la première fois par la SNCF en 1990 avec 515,3 km/h, avec la rame TGV Atlantique 325.
Cependant en vitesse commerciale le China Railways CR 450 chinois est le plus rapide, avec une vitesse de 400 km/h sur de nombreux tronçons de Chine.
Certaines expérimentations ont utilisé des turbines à combustion : TGV 001 ou Advanced passenger train par exemple. Le JetTrain de Bombardier Transport, avec une vitesse de 240 km/h s'approche de la grande vitesse.