Dans les années 1980, il avait été envisagé la création d'une ligne à grande vitesse depuis la vallée du Rhône jusqu'à la frontière Espagnole. Ce projet a été abandonné en 1995, en même temps que fut raccourcie de 60 Km la LGV Méditerranée (construction jusqu'à Nîmes et non Montpellier). Les études (avant-projet sommaire) furent stoppées. L'argument avancé était un trafic trop faible pour rentabiliser la ligne.
Cependant la saturation de la ligne historique a conduit dès 2001 à étudier la construction d'une ligne mixte voyageurs/fret. La finalité d'une telle ligne serait donc double :
- permettre la desserte à grande vitesse de la région Languedoc-Roussillon et constituer un maillon d'un axe européen à grande vitesse entre l'Espagne (Madrid et Barcelone notamment) et Paris et l'est de la France mais aussi l'Italie et la Suisse ;
- décharger la ligne historique d'une partie de son trafic fret. Des sillons supplémentaires seraient ainsi dégagés pour permettre la circulation d'un plus grand nombre de trains express régionaux et de trains de fret avec la possibilité d'un report d'une partie du trafic routier vers le rail.
En contrepartie, une ligne mixte est plus chère à construire car il faut concilier plusieurs exigences :
- des courbes de rayon élevé : la circulation de trains lents (fret) ne permet pas d'appliquer le dévers maximum à la voie pour qu'y circulent des TGV à plus de 300 Km/h. Il faut compenser par des courbes de rayon plus élevé (au-dessus de 6000 mètres, contre 4000 m pour une LGV classique) ;
- des pentes faibles pour permettre la circulation de trains de fret lourds (1% maxi environ, contre 3% à 3,5% pour les LGV dédiées) ;
- un entraxe (espacement entre les deux voies) plus important pour permettre le croisement sans risques entre un train de fret et un TGV ;
- une voie supportant des charges par essieu plus importantes, un train de fret étant beaucoup plus lourd qu'un TGV pensé pour la haute vitesse.
Par ailleurs RFF (Réseau Ferré de France) introduit la notion d'autoroute ferroviaire, ligne réunissant les caractéristiques ci-dessus et permettant la circulation de convois dont le gabarit est supérieur à celui des trains classiques. La hauteur de la caténaire notamment, est portée de 5,08 m à 5,60 m au-dessus des voies, afin de pouvoir faire circuler des camions (tracteur + remorque) sur des wagons non surbaissés.