La ligne de Marseille-Saint-Charles à Vintimille (frontière) est l'une des principales lignes de chemin de fer du Sud-Est de la France. Elle commence à la gare de Marseille-Saint-Charles et se termine à la frontière avec l'Italie, en direction de Vintimille. Le relief difficile de la Côte d'Azur rend les courbes relativement serrées et donc les vitesses assez basses pour un axe de cette importance. Elle constitue la ligne Livre : Reinhard Douté, Les 400 profils de lignes voyageurs du réseau ferré français, édité par La Vie du Rail en , , . du réseau ferré national.
Avec la croissance démographique de la , cette ligne supporte un intense trafic voyageurs (notamment et TGV), qui, en complément de celui de fret, l'amène à une situation proche de la saturation.
Histoire Chronologie Le , ouverture de la ligne entre Marseille et Aubagne. Le , ouverture de la ligne entre Aubagne et Toulon. Le , ouverture de la ligne entre Toulon et Les Arcs. Le , ouverture de la ligne entre Les Arcs et Cagnes - Vence. Le , ouverture de la ligne entre Cagnes-sur-Mer et Nice. Le , ouverture de la ligne entre Nice et Monaco. Le , ouverture de la ligne entre Monaco et Menton. Le , ouverture de la ligne entre Menton et Vintimille, faisant la jonction avec la ligne de la côte ligure ouverte deux mois plus tôt, le .
La construction de la totalité de la ligne aura nécessité quatorze années de travaux. Elle est établie à l'origine à voie unique, sauf entre Marseille et Toulon.
Marseille – Toulon vignette|gauche|Jumelage de deux TGV Duplex, vu depuis la plage de Bandol (Var). La Compagnie du chemin de fer de Lyon à la Méditerranée est créée le à Paris. Une convention signée le entre le ministre des Travaux publics et la compagnie approuve le rachat de diverses concessions de chemins de fer effectuées par la compagnie et lui concède la construction et l'exploitation d'une ligne de Marseille à Toulon, ainsi qu'un embranchement de Rognac à Aix. Cette convention est approuvée par une loi le .. Les dépenses de construction sont réparties en application de la loi de 1842 : seront à la charge de l'État pour l'achat des terrains, la réalisation de l'infrastructure ainsi que des bâtiments, à achever dans un délai de six ans ; et à la charge de la Compagnie, pour l'acquisition du matériel roulant et les travaux de superstructure, à mettre en exploitation dans un délai d'un anFrançois et Maguy Palau, Le rail en France - Tome II, 1858 - 1863, ..
À la suite de la déconfiture financière de la Compagnie du chemin de fer Grand-Central de France en 1857, et afin d'en absorber les conséquences en répartissant les lignes dont elle était concessionnaire entre des compagnies ayant une assise financière large, la Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée est constituée par la fusion des compagnies du chemin de fer de Paris à Lyon, du chemin de fer de Lyon à la Méditerranée et du chemin de fer de Lyon à Genève. Cette fusion est approuvée par décret le ..
Deux tracés sont prévus en 1854 : celui des ingénieurs de l'État, longeant le littoral au plus près et passant par La Ciotat et un tracé alternatif proposé par la Compagnie, passant par Cuges et La Cadière, situé plus à l'intérieur des terres, mais aussi moins cher et plus court de . Le premier tracé est finalement retenu, car il dessert une population plus importante que le second, et permet la desserte de La Ciotat, devenu l'important arsenal des Messageries Maritimes responsables du service des paquebots-poste de la Méditerranée.
Ce premier tronçon, long de soixante-cinq kilomètres, nécessite d'importants travaux, en particulier entre Aubagne et La Ciotat. D'importants ouvrages d'art seront réalisés, parmi lesquels six souterrains dont un, le tunnel du Mussuguet, est long de . Le , la ligne est ouverte entre Marseille et Aubagne, tronçon le plus simple à réaliser.
Le second tronçon de cinquante kilomètres, d'Aubagne à Toulon, est le plus difficile à construire, en particulier entre Aubagne et La Ciotat. La ligne se rapprochant progressivement de la côte, elle coupe les chaînons calcaires des reliefs provençaux, grâce à d'importants tunnels et une multitude de tranchées ouvertes ; elle franchit par ailleurs, grâce à de nombreux ponts et viaducs, un nombre élevé de petits torrents se jetant dans les baies. La première voie du tronçon est ouverte seulement quelques mois plus tard, le , malgré l'importance des travaux de génie civil à conduire. Celle-ci est réservée à l'État, engagé dans la guerre en Italie. Le , le premier train d'essai parcourt la ligne de Marseille à Toulon : il parvient à destination à onze heures du matin après une marche prudente de quatre heures. Afin d'accélérer les travaux, ceux-ci se poursuivent dorénavant de nuit. Les deux voies sont en service le , pour les transports militaires, puis le , pour un début d'exploitation commerciale qui devient régulière le . Le trajet Marseille – Toulon nécessite deux heures trente, avec une desserte des douze gares du parcoursFrançois et Maguy Palau, Le rail en France - Tome II, 1858 - 1863, ..
La ligne, d'une longueur de soixante-sept kilomètres, aura coûté plus de pour sa seule construction. Mais elle connaît dès son ouverture un vif succès : dès le mois de juillet, elle transporte quinze mille voyageurs civils, ce qui pousse la Compagnie à établir un service routier de Toulon à Nice, villes reliées entre six ou sept heures de trajet, dans l'attente du prolongement de la voie ferrée.
L'administration de la marine impose également à la Compagnie l'établissement à forfait d'un embranchement destiné à relier l'arsenal de Toulon à la ligne. Vu la difficulté à raccorder cet embranchement à la gare de Toulon, il se débranche finalement de la ligne à La Seyne-sur-Mer. Le , l'arsenal de Toulon est relié à la ligne par une liaison de , propriété de l'administration maritimeMagazine Le Train, Hors-série, L'arc méditerranéen, ..
Toulon – Nice vignette|Passage de jumelés sur le viaduc d'Anthéor, dans la commune de Saint-Raphaël, dans le massif de l'Esterel. vignette|Tronçon de la ligne longeant la baie de Cannes. vignette|Arrivée d'une rame TER pour l'Italie, en gare d'Antibes, en 2006. À la suite de la déconfiture financière de la Compagnie du chemin de fer Grand-Central de France son démantèlement est organisé en 1857 au profit de la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans, le PO et de la constitution de la Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée, le PLM. Cette dernière compagnie se voit octroyer, entre autres, la concession à titre éventuel d'une ligne « de Toulon à Nice » lors de sa création par la convention signée le , entre le ministre des Travaux publics et les Compagnie du chemin de fer de Paris à Lyon et Compagnie du chemin de fer de Lyon à la Méditerranée. Cette convention est approuvée par décret le .
Un décret impérial du déclare d'utilité publique le tronçon de la ligne reliant Toulon à la frontière italienne (à l'époque située sur le fleuve Var) et rend la concession définitive.. Le tracé prévu passe à l'intérieur des terres dans la dépression située entre le massif des Maures et les monts de Provence, avant de longer la côte. La totalité du tracé est approuvée en 1860 et les travaux démarrent aussitôt. La Compagnie dépense pour la seule année 1861. En 1862, à , pour l'essentiel piémontais, belges et allemands, travaillent sur le chantierFrançois et Maguy Palau, Le rail en France - Tome 3, 1864 - 1870, ..
La construction de la première section de la ligne, de Toulon aux Arcs, ne nécessite pas d'ouvrages d'art particulièrement importants. Seuls des terrassements et de modestes ponts sont nécessaires. La ligne ne dessert aucune ville d'importance, traversant une région de vignobles et de vergers. Ce tronçon est mis en exploitation le , des omnibus acheminant les voyageurs par la route vers les villes du littoralFrançois et Maguy Palau, Le rail en France - Tome II, 1858 - 1863, ..
Le point d'embranchement en direction de Draguignan est fixé aux Arcs par un décret impérial le ..
La construction du second tronçon des Arcs à Cagnes impose, a contrario, des travaux considérables, avec de nombreux tunnels, tranchées ouvertes dans une roche très dure, et viaducs, occupant une abondante main d'œuvre. Afin de loger le personnel, des baraques sont érigées à Figueirette, Théoule et La Napoule. Après Agay, la ligne franchit un ravin par le viaduc d'Anthéor, formé de neuf arches. Plus loin, les travaux de génie civil à mener au-delà dans la traversée du massif de l'Esterel sont particulièrement difficiles et de grande ampleur, avec le percement de nombreux tunnels et de tranchées ouvertes et la réalisation de plusieurs viaducs. Le chantier est alimenté par voies terrestre et maritime. Deux cents ouvriers se relaient toutes les trois heures, de jour comme de nuit, sur le chantier du tunnel de l'Esterel, long de , qui constitue le principal ouvrage d'art de la seconde section.
Les travaux de percement de ce tunnel, dit de Saoumes, commencent au début de l'année 1860 : trente mètres linéaires sont creusés afin de déterminer, avec précision, le prix de revient d'un mètre linéaire de tunnel et de déblais à travers les granites et les porphyres. Un an plus tard, le percement reprend à chaque extrémité. Il avance plus rapidement qu'escompté, les roches s'avérant moins résistantes et creusées de cavités et fissures insoupçonnables de l'extérieur facilitant le travail. La construction s'achève en François et Maguy Palau, Le rail en France - Tome II, 1858 - 1863, ..
Ce tronçon Les Arcs – Vence - Cagnes est ouvert le . Le trajet de Marseille à Cagnes nécessite par omnibus, par express, pour couvrir les qui séparent les deux villes. Des omnibus à chevaux assurent alors par la route la correspondance en direction de Nice, où une gare provisoire a été édifiée, assurant la vente des billets jusqu'à Paris.
Lors du rattachement à la France du comté de Nice en 1860, un décret impérial signé le autorise le prolongement du tronçon jusqu'à Nice.. Celui-ci, de onze kilomètres, nécessite des travaux considérables, avec la construction d'un pont sur le Var, plusieurs grandes tranchées, et enfin, l'édification de la gare de Nice-Ville.
Hormis la réalisation du pont franchissant le Var, formé de six arches en fonte de cinquante mètres d'ouverture, le tracé franchit plusieurs rivières côtières tel le Magnan, contourne Nice par le nord et parvient à la gare de Nice-Ville, qui nécessite de terrassements pour compléter le terre-plein de la gare et achever les bâtiments, momentanément ralentis par les difficultés rencontrées pour établir les fondations. Le dernier tronçon de Vence-Cagnes à Nice est ouvert à son tour le . La gare monumentale de Nice, œuvre de l'architecte Bouchot, se situe alors en rase campagne, à un kilomètre de la ville, ce qui paraît étrange à beaucoup de Niçois. Deux omnibus mixtes relient chaque jour Marseille à Nice en sept heures trente minutes, alors que trois font le trajet inverse.
Plus tard, en 1871 et 1876, deux embranchements sont mis en service, afin de desservir respectivement Grasse et Hyères. Celui de Grasse est réclamé par la ville, qui craint, pour ses huiles et parfums, la concurrence de Nice, devenue française. La desserte par la ligne principale aurait été préférée, mais celle-ci n'aurait pu assurer un passage qu'à de la cité, et à en contrebas, les pentes importantes augmentant en outre le coût de réalisation de la ligne de .