La LAV Madrid-Saragossa-Barcelona-Frontera Francesa és una línia d'alta velocitat feta perquè els trens hi circulin a 300-350 km/h, excepte en alguns trams planejats amb anterioritat, quan es pensava en velocitat màximes de 200-250 km/h. Va ser 310 km/h des del 2011 fins al 2016 en una secció de 60 km entre Guadalajara i Calataiud."Velocidades máximas de los trenes y de las líneas". en geotren.es. Última actualización el 10 de diciembre 2022. Consultado el 27 de abril 2023. Des de març de 2008 ja és completa fins a Barcelona, i el 2013, el 15 de desembre, s'inaugura la connexió amb Perpinyà, que permet arribar fins a París. El tram en servei de 621 km entre Madrid i Barcelona redueix en uns 70 kilòmetres la distància ferroviària entre Madrid i Barcelona, i a més redueix molt el temps de recorregut.
Fins al 19 de febrer de 2008, la LAV estava en servei fins al km 533. Els trens d'alta velocitat d'ample internacional arribaven fins a l'estació del Camp de Tarragona (km 521) i els trens d'ample variable arribaven fins al canviador d'ample de Roda de Barà, on connectaven amb la línia Sant Vicenç de Calders-Picamoixons fins a l'estació de Sant Vicenç de Calders on connectaven amb el Corredor Mediterrani. A partir del 20 de febrer de 2008, amb l'entrada en servei el tram fins a Barcelona-Sants, Madrid i Barcelona estan connectades en 2:38 h amb trens directes o 3:20 h amb trens amb parada a les estacions intermèdies, cosa que suposa una velocitat mitjana d'uns 240 km/h. Actualment es fan proves per a augmentar la velocitat comercial fins a 350 km/h i aconseguir fer el trajecte directe en 2:15 h.
La LAV enllaça les dues àrees industrials, financeres i comercials més importants d'Espanya a més d'Aragó i tres de les quatre capitals catalanes, encara que l'estació de Tarragona es troba a 15 kilòmetres de la ciutat. La LAV ha d'arribar a tràfics molt elevats a curt termini amb la instal·lació del sistema de seguretat ERTMS de nivell 2.
El 2007, sense que la línia encara arribés a Barcelona, ja es va arribar als 3,3 milions de viatgers, incloent uns 1,27 milions de viatgers entre Madrid i Saragossa i uns 750.000 entre Madrid i Barcelona. A partir de l'arribada de la línia d'alta velocitat a Barcelona els trànsits han augmentat ràpidament. Renfe preveu per al 2011, tràfics globals de l'ordre de 7,8 milions de viatgers dels que més de 4 milions seran entre Madrid i Barcelona, de manera que el ferrocarril arribaria més d'un 50% del repartiment modal entre aquestes dues ciutats (el 2006 era només del 9%, veure article: Tràfics corredor Barcelona-Madrid).
A més dels serveis interns de la línia (AVE per als de llarga distància i Avant per als de mitjana distància), existeixen canviadors de ample a l'entorn de Saragossa que permeten sortir de la línia, a més d'un ramal en ample internacional que finalitza a Osca. Mitjançant un canvi d'ample a Saragossa utilitzen aquesta línia els trens entre Madrid i Navarra i la Rioja, i entre Barcelona i el nord d'Espanya. A més, una connexió amb la LAV Madrid-Sevilla permet connexions Catalunya-Andalusia sense entrar a Madrid.
La línia d'alta velocitat Madrid-Saragossa-Barcelona-Frontera Francesa va ser inclosa en el "projecte prioritari d'interès europeu nº3" de la Unió Europea i per això va rebre moltes subvencions de la UE.
Història Madrid-Barcelona-Figueres miniatura|Mapa general de la línia miniatura|Estació del Camp de Tarragona miniatura|Junta de dilatació en el pont sobre el Llobregat entre El Papiol i PallejàAls anys 1980, era evident la necessitat de millorar les comunicacions ferroviàries entre Madrid i Barcelona, en gran part basades en línies de via única, i que donen servei a més d'un quart de la població espanyola. La línia seguia essencialment el traçat original del i els millors temps eren de 6:30 h entre Madrid i Barcelona. Les obertures de les autopistes i autovies i el gran desenvolupament del Pont Aeri treien competitivitat a l'enllaç ferroviari diürn.
Els primers plans concrets cap a una millora important de la línia entre Madrid i Barcelona daten d'abril de 1987 quan s'aprova el Pla de Transport Ferroviari de 1987 (PTF). En aquest moment no es parla encara d'una LAV a 300 km/h o més, sinó de duplicar la via en tot el trajecte i fer-hi algunes variants, en concret les següents actuacions: Quadruplicació de via en el Corredor del Henares: es va fer entre l'estació de San Fernando de Henares i l'estació d'Alcalá de Henares. Duplicació de via des de Baides fins a Calataiud. Variant de Yunquera de Henares: on ja es va mencionar la possibilitat d'arribar a 300 km/h Gran variant Calataiud-Ricla. By-pass de Saragossa. Gran variant Saragossa-Lleida.
El 21 d'octubre de 1988, el Consell de Ministres va formular una petició a Renfe perquè estudiés l'ampliació fins a Barcelona de la línia d'alta velocitat Madrid-Sevilla, en inici de construcció, amb caràcter immediat.
El 9 de desembre de 1988 es va prendre la decisió que tant la línia de Sevilla com la de Barcelona es fessin en ample internacional o UIC (1435 mm). Aquesta decisió s'emmarcava en el projecte, posteriorment revertit, de canviar a ample internacional tota la xarxa de RENFE.
La determinació de fer-la en ample UIC i amb paràmetres d'alta velocitat va ser un tomb per als estudis que ja s'anaven fent en relació amb la línia de Madrid a Barcelona. La doble via que originàriament arribava fins a Baides (Guadalajara) havia estat estesa fins a Calataiud, ja que s'havien iniciat les obres entre Calataiud i Ricla i estaven a punt d'iniciar-se entre Saragossa i Lleida. En ambdós casos es va arribar a modificar parcialment el gàlib d'alguns túnels, però no el de Paracuellos de la Ribera (4.672 m de longitud i 75 m²) que ja s'havia començat a perforar.
A partir d'aquesta decisió de 1988, es va començar a treballar en una línia d'alta velocitat pura fins a Barcelona, en la qual s'incrustarien els 3 trams ja dissenyats o en obres: variant de Calataiud, bypass o circumval·lació de Saragossa i variant entre Saragossa i Lleida, per a produir un estudi informatiu amb diverses variants, una de les quals és el traçat actual (excepte l'entrada a Barcelona) del qual ja es va sol·licitar la declaració d'impacte ambiental el 1994.
El 1993, època de recessió econòmica i de forta restricció de la inversió ferroviària, des del Ministeri de Foment es reconeixia que aquesta línia tindria "un ritme constructiu molt diferent del de la LAV Madrid-Sevilla". De fet, en 1993 es preparaven els projectes constructius per poder iniciar els treballs en la variant de Calataiud-Ricla, que havia de solucionar el problema de l'últim tram de via única entre Madrid i Saragossa, i la gran variant entre Saragossa i Lleida. En ambdós casos es pensava seguir el mateix esquema que per al Corredor Mediterrani: ample ibèric amb travesses polivalents i paràmetres d'alta velocitat (en el cas de Saragossa-Lleida per a 350 km/h).
Els treballs entre Calataiud i Ricla i entre Saragossa i Lleida van ser aprovats pel Consell de Ministres el 1995 i es van iniciar el 1996. El 23 de maig de 1997, el GIF va rebre l'encàrrec de la construcció de la línia completa i de seguir els treballs iniciats. El 1988 s'esperava arribar a Barcelona el 2002 i a la frontera francesa el 2004.
Com que la inversió ferroviària va ser molt baixa fins al 1999, la construcció d'aquestes variants, que haguessin retallat en més d'una hora els temps de viatge entre Madrid i Barcelona, va avançar molt lentament. A partir dels anys 2000 el ritme es va accelerar. El febrer de 2000 es va adjudicar l'electrificació entre Madrid i Lleida i els trams que s'havien iniciat el 1996, en lloc d'inserir-se a la xarxa convencional d'ample ibèric (1668 mm), van passar a formar part directament dels trams de la LAV entre Madrid i Lleida que es van inaugurar l'octubre de 2003.
Al desembre de 2006 es va prolongar la línia fins a l'estació del Camp de Tarragona situada a uns 15 kilòmetres de Tarragona.
Des de març 2008 ja s'ha completat la línia fins a Barcelona, el 2012 s'inaugura l'arribada a Figueres i el 15 de desembre del 2013 la connexió amb Perpinyà.
La LAV mixta entre Barcelona i Figueres està pensada per al trànsit mixt de passatgers i mercaderies, en concret a partir de Mollet del Vallès, on connecta amb la línia El Papiol-Mollet a la qual s'està afegint travessa polivalent perquè hi puguin circular trens d'ample ibèric i internacional, tant de mercaderies com de passatgers, ja que al Papiol es podrà connectar amb la línia de Vilafranca, la LAV o amb el ramal de mercaderies El Papiol-Can Tunis que també té travessa polivalent, és a dir que hi podran circular trens de mercaderies d'ample internacional des del port de Barcelona cap a França.
Saragossa-Osca Alhora que es va construir la línia entre Madrid i Lleida, es va duplicar la via entre Saragossa i Tardienta circulant en paral·lel una via UIC i una via d'ample ibèric fins a aquesta estació. A partir de la mateixa fins a Osca es va renovar la via instal travessa polivalent i un tercer carril que permet circular per la mateixa via trens d'eixos amb ample UIC o ibèric.
Així després de la finalització d'aquesta millora es va crear una línia d'altes prestacions que va permetre la circulació d'un tren AVE diari entre Madrid i Osca en 02:30 amb parada a Guadalajara-Yebes, Calataiud, Saragossa-Delicias, Tardienta i Osca. Posteriorment es va ampliar l'oferta a dos trens diaris, un d'ells semidirecte amb parada només a Saragossa.
Cal destacar que aquest tram no és una línia d'alta velocitat, sinó que és simplement una via compatible amb els trens d'ample UIC, ja que els trens AVE utilitzen aquest ample) de tal manera que permet l'accés directe d'aquests trens fins a la ciutat sense necessitat de disposar de rodament desplaçable; característica comuna en els trens Alvia que té l'inconvenient de permetre menors velocitats màximes de circulació.
Barcelona-Frontera Francesa
A més d'unir les dues ciutats més grans d'Espanya, la línia uneix les xarxes ferroviàries d'Espanya i França mitjançant una línia mixta de passatgers i mercaderies que uneixi Barcelona i Perpinyà travessant la frontera a través d'un nou túnel que travessa els Pirineus en el pas fronterer de La Jonquera/El Pertús.
Traçat L'elecció del traçat va ser difícil, una cosa normal per a una obra d'aquesta envergadura. Tres van ser els trams més complicats: Sortida de Madrid: es va replantejar nombroses vegades la sortida de Madrid, al final es va optar per un recorregut paral·lel a la LAV Madrid-Sevilla en els primers kilòmetres i descrivint una enorme corba pel sud de Madrid paral·lela a la M-50. Lleida - Martorell: hi havia dues variants principals que estaven en discussió: la primera pel nord via La Bisbal del Penedès i més al sud per La Secuita-Perafort. Es va elegir la segona opció per a apropar-se a Tarragona i facilitar la connexió amb el Corredor Mediterrani. Entrada a Barcelona: Al principi la Generalitat volia que la LAV anés per l'aeroport, però el govern espanyol volia el traçat més recte possible i que des de Cornellà de Llobregat la LAV anés paral·lela a la línia de Vilafranca: Finalment entre 2002-2003 es va arribar a una solució intermèdia, que la LAV anés paral·lela al Corredor Mediterrani a partir de l'estació del Prat de Llobregat i que aquí hi hagués una estació d'on sortís un ramal cap a l'aeroport.
Aspectes tècnics Madrid-Barcelona