La ligne de Tours à Saint-Nazaire constitue une des principales lignes ferroviaires radiales françaises. Elle traverse les régions Centre-Val de Loire et Pays de la Loire et est prolongée jusqu'à la côte atlantique avec sa connexion à la ligne de Saint-Nazaire au Croisic. Elle constitue la ligne du réseau ferré national.

Histoire Chronologie Le : ouverture de Tours à Saumur Le : ouverture de Saumur à Angers Le : ouverture d'Angers à Nantes Le : ouverture du prolongement sur les quais du port de Nantes Le : ouverture de Nantes à Saint-Nazaire

Ouvertures La loi du J. B. Duvergier, Collection complète des lois, décrets, ordonnances, règlements, et avis du Conseil d'État, 1842, . décide la construction d'une ligne de chemin de fer de Paris vers Tours et Nantes. Une loi du autorise l'adjudication de la ligne.. La construction et la concession de la ligne sont adjugées le à messieurs Mackensie, Dufeu, O'Neill, Drouillard, la Croix-Saint-Pierre, Leroy et de Surville. Cette adjudication est approuvée par ordonnance royale le .. Les 13 et est créée la Compagnie du chemin de fer de Tours à Nantes. Cette compagnie est agréée par ordonnance royale du , qui valide dans le même temps le transfert de la concession à la compagnie..

vignette|gauche|La gare de la Bourse à Nantes, vers 1905. La compagnie a ouvert la section de Tours à Saumur le François et Maguy Palau, Le rail en France, les 80 premières lignes, juin 1995, . pour le service des marchandises et le pour le service des voyageurs. La section de Saumur à Angers (gare provisoire) a été ouverte le . L'exploitation de la section d'Angers à Nantes a débuté le François et Maguy Palau, Le rail en France, les 80 premières lignes, juin 1995, . pour le service des marchandises et le pour le service des voyageurs.

Par une convention du J. B. Duvergier, Collection complète des lois, décrets, ordonnances, règlements, et avis du Conseil d'État, 1852, ., la Compagnie du chemin de fer de Tours à Nantes a abandonné sa concession au profit de la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans. Ce transfert a été légalisé par le décret du . Le J. B. Duvergier, Collection complète des lois, décrets, ordonnances, règlements, et avis du Conseil d'État, 1853, ., la section de Nantes à Saint-Nazaire a été concédée à la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans. Cette section a été mise en service le Rapports et délibérations - Conseil général de Loire-Atlantique, 1858, . (le tronçon le long des quais de Nantes a été ouvert en 1853).

Doublement, déviation et électrification À l'origine à voie unique entre Nantes et Saint-Nazaire, la ligne a été mise à double voie sur cette section en trois étapesRevue La vie du rail, , , . : de Montoir-de-Bretagne à Saint-Nazaire : (ouverture de la ligne de Sablé à Montoir-de-Bretagne par la Compagnie des chemins de fer de l'Ouest qui offrait un itinéraire alternatif depuis Paris-Montparnasse via Le Mans et Châteaubriant) ; de Chantenay à Savenay : ; de Savenay à Montoir-de-Bretagne : .

Depuis l'origine, la première gare de Saint-Nazaire était une gare en impasse qui nécessitait le rebroussement des trains de voyageurs à destination du Croisic (les trains de marchandises pouvaient utiliser le raccordement de La Croix-de-Méan). En 1955, une déviation de a été établie avec création de l'actuelle gare de passage de Saint-Nazaire, et abandon de l'ancienne gare en impasse.

La ligne a été électrifiée en plusieurs étapesRevue Chemins de fer, éditée par l'AFAC, de 1988, . : le de Tours à la section de séparation de Saint-Côme (PK 243,950) en - continu et au-delà vers Saumur en - ; le entre Saumur et Nantes en - , en même temps que Le Mans - Angers ; le entre Nantes et Saint-Nazaire en - , en même temps que Saint-Nazaire - Le Croisic.

Terminus technique d'Ancenis

Afin de pouvoir permettre d'augmenter la capacité de la ligne et notamment le nombre de trains omnibus entre Ancenis et Nantes « Le transport régional dans l’est de l’agglomération nantaise », document de présentation de la région, page 25, présenté le 23 janvier 2012., une modification des voies de la gare d'Ancenis est nécessaire. En 2011, le projet et l'étude préliminaire de RFF prévoit de transformer la voie d'évitement paire en voie principale (voie 2) et de transformer la voie 2 principale en terminus à tiroir, devenant donc voie 2 bis, en impasse et accessible uniquement depuis Nantes « Notice d'impact accompagnant le formulaire d'examen au cas par cas préalable à la réalisation d'une étude d'impact », étude d'Adev environnement d'avril 2014, page 23.. En 2012, l'étude d'avant projet (AVP) estime que le coût du projet serait plus élevé que prévu, sans pour autant permettre le cadencement recherché. C'est donc finalement la création d'un second évitement, cette fois côté voie impaire (voie 1) qui est retenue. Cette voie pourra également être accessible aux trains en provenance et à destination d'Angers. Les travaux sont prévus entre 2016 et 2019« Programme des travaux de la gare d'Ancenis », sur le site officiel du pays d'Ancenis (consulté le 11 octobre 2015).. Finalement, la mise en service de ce nouveau terminus technique a lieu le « Le nouveau terminus d’Ancenis, un pas vers la création d’un RER nantais », Mobilités magazine, 2 décembre 2021 (consulté le 19 décembre 2022).« Nantes-Ancenis : le trafic interrompu ce week-end », Ouest France, 25 novembre 2021 (consulté le 19 décembre 2021)..

Tracé vignette|gauche|alt=Vue, depuis la passerelle de la gare de La Possonnière, d'un train de fret de céréales.|Image emblématique de la ligne : un train de trémies à céréales, tiré par la , franchit la gare de La Possonnière en se dirigeant vers Tours. Depuis Orléans et jusqu'à Nantes, la ligne suit d'assez de près la Loire, hormis dans sa partie tourangelle où elle suit le Cher. Cette ligne n'ayant que relativement peu de courbes et de dénivelés, cela lui permet aujourd'hui d'y voir circuler l'un des seuls TER à , l'Interloire, ainsi que de nombreux TGV entre Angers et Nantes.

À la fin de son parcours, en Loire-Atlantique, la ligne a été construite le long de la Loire. À Nantes, jusqu'à la période de l'entre-deux-guerres, elle empruntait même les quais du centre-ville (notamment le quai de la Fosse), nécessitant en cela la présence de pas moins de sur un tronçon de entre les gares de Nantes et de Chantenay, représentant donc un danger constant pour les passants, bien que la vitesse des convois soit alors limitée à . Les travaux de comblement d'une partie des bras du fleuve permettront de faire dévier la ligne au sud puis au nord de son tracé initial, par la réalisation d'une tranchée couverte, située dans l'ancien lit du « Bras de l'Hôpital », inaugurée en 1955. Une étude de 1999 ainsi qu'un exercice en conditions réelles ont démontré que la sécurité de ce tunnel ferroviaire était largement insuffisante.

En aval de Nantes, les installations industrielles de l'estuaire de la Loire se développèrent également, s'agrandissant de part et d'autre de la ligne, comme la raffinerie pétrolière de Donges que celle-ci traversait jusqu'en 2022 (voir ci-après le paragraphe consacré au contournement de la raffinerie).

Après la Seconde Guerre mondiale, dans le cadre de la reconstruction de Saint-Nazaire, le tracé de la ligne aux abords de la ville est modifié, entraînant l'abandon de l'ancienne gare terminus qui nécessitait systématiquement des manœuvres de rebroussement pour les convois empruntant la ligne vers Le Croisic, au profit de la construction d'une gare de passage qui présente l'avantage de supprimer cette contrainte.

Deux des plus longs ouvrages d'art sont le viaduc de Cinq-Mars sur la Loire (, communes de Villandry et de Cinq-Mars-la-Pile) et celui sur un bras mort de la Loire (, commune de Cinq-Mars-la-Pile).

Infrastructure

C'est une ligne au profil excellent, les déclivités ne dépassent pas . Le rayon des courbes ne s'abaisse qu'accidentellement en dessous de . Cela lui permet d'être parcourable jusqu'à « Tours - Angers : une transversale active », article de la revue Rail Passion, n°47 d'avril 2001, page 32. entre Tours et Angers (les nombreux passages à niveau ne permettant pas une vitesse plus élevée, malgré le tracé très rectiligne« Tours - Angers : une transversale active », article de la revue Rail Passion, n°47 d'avril 2001, page 37.) et entre Ancenis et Mauves-sur-Loire« La barre des 100 trains quotidiens est franchie sur Angers - Nantes », article de la revue Rail Passion, n°29 de mai 1999, page 32., et sur la majorité du parcours entre Angers et Ancenis ainsi que de Mauves-sur-Loire à Sainte-Luce-sur-Loire. Au-delà, de Nantes à Chantenay, la vitesse est de « Nantes - Le Croisic, une artère bien vivante des pays de Loire », article de la revue Rail Passion, n°43 de novembre 2000, page 46., de 140 à de Chantenay à Saint-Nazaire avec une zone parcourable à entre Savenay et Donges. Entre Angers et Nantes, bien que tous les passages à niveau aient été supprimés, certains (pour voitures ou piétons) ont été conservés et sont réactivés en cas de crue de la Loire, avec limitation de la vitesse des trains à « Pourquoi les trains circulent-ils moins vite dans le pays d’Ancenis ? », Ouest-France, 7 avril 2024 (consulté le 10 avril 2024). au lieu de « Pourquoi la crue de la Loire a des conséquences sur le trafic des trains entre Nantes et Angers », Ouest-France, 17 janvier 2025 (consulté le 26 janvier 2025)..

La ligne est à double voie sur la totalité de son parcours. Dans le sens impair (de Tours vers Saint-Nazaire), elle est équipée d'évitements à Port-Boulet mis en service en 1974, à Saumur, Angers, Ingrandes-sur-Loire (créé en 1976), Nantes, et Savenay, ce dernier étant mis en service à l'occasion de l'électrification en 1986. Un nouvel évitement impair à Ancenis fait l'objet d'une étude (voir plus bas, le projet de terminus technique d'Ancenis). Dans le sens pair (de Saint-Nazaire à Tours), les évitements se trouvent à Savenay (mis en service en 1986), Nantes, Ancenis, Varades - Saint-Florent-le-Viel (créé en 1979), Angers, Saumur et Maby-Dort, près de Saint-Patrice, mis en service en 1974.

La sécurité des circulations des trains est assurée entre Tours (ou Saint-Pierre-des-Corps) et Saint-Genouph par du block automatique lumineux (BAL) mis en service en 1978« Tours - Angers : une transversale active », article de la revue Rail Passion, n°47 d'avril 2001, page 34., du block automatique à permissivité restreinte (BAPR) entre Saint-Genouph et Angers, mis en service en 1978 de Saint-Genouph à Saumur et en 1974 de Saumur à Angers. Entre Angers et Saint-Nazaire, c'est du block automatique lumineux (BAL) mis en service entre Angers et La Possonnière en 1975« La barre des 100 trains quotidiens est franchie sur Angers - Nantes », article de la revue Rail Passion, n°29 de mai 1999, page 31., en 1976 entre La Possonnière et Ancenis, en 1977 entre Ancenis et Nantes et en 1986 entre Nantes et Saint-Nazaire, à l'occasion de l'électrification« Nantes - Le Croisic, une artère bien vivante des pays de Loire », article de la revue Rail Passion, n°43 de novembre 2000, page 52.. Quatre pas d'IPCS ont également été créés à cette occasion entre Nantes et Savenay permettant de changer de voie à Nantes, Chantenay, Couëron, Cordemais et Savenay. D'autres pas d'IPCS existent entre Angers et Nantes : Entre Angers et La Possonnière, entre La Possonnière et Montrelais (mis en service en 1989« La barre des 100 trains quotidiens est franchie sur Angers - Nantes », article de la revue Rail Passion, n°29 de mai 1999, page 33.), entre Montrelais et Ancenis et entre Ancenis et Sainte-Luce, tous deux mis en service en 1999. Aucun IPCS n'existe entre Tours et Angers ainsi qu'entre Savenay et Saint-Nazaire.

La ligne est électrifiée en 25 kV 50 Hz sur la totalité de son parcours, excepté son origine à Tours, électrifié en 1500 V continu sur quelques kilomètres.

Trafic