Cette artère à double voie se déroulant à distance de la chaîne pyrénéenne en partie dans le val de Garonne a été construite en 1861-1867 entre Toulouse et Tarbes, sur 156 km, par la Compagnie du Midi. Laquelle a procédé à son électrification en 1,5 kV continu en 1923-1924. Comportant la célèbre bosse accentuée de Capvern avec des rampes de 33 ‰ pour accéder au plateau de Lannemezan, ayant perdu plusieurs de ses embranchements fermés au trafic voyageurs (Saint-Girons, Luchon, Arreau-Cadéac, Bagnèresde- Bigorre), la ligne présente actuellement à la sortie de la métropole toulousaine deux troncs communs, l’un de 4 km jusqu’à la bifurcation de Saint-Agne, utilisé par le trafic vers Auch, l’autre de 7 km jusqu’à Portet-Saint-Simon où bifurque le trafic de la ligne de l’Ariège vers Pamiers, Foix, Ax-les- Thermes et Latour-de-Carol.
Équipée progressivement d’une signalisation automatique (BAL, BAPR), sa vitesse limite admise s’étage selon les sections de 100 à 160 km/h. Deux terminus intermédiaires pour les liaisons TER ont été aménagés ces dernières années dans les gares de Muret et Boussens. Fréquentée par des liaisons IC Toulouse – Tarbes – Pau – Bayonne – Hendaye (le train de nuit périodique Paris – Toulouse – Hendaye va subsister jusqu’en juillet 2017), par des TER Midi-Pyrénées et quelques convois fret, elle possède un armement de ses voies principales vieillissant, ce qui entraîne son rajeunissement réparti sur les exercices 2015- 2020. Une première étape d’un coût de 64 millions d’euros a été traitée à la sortie de Toulouse en 2015 jusqu’à la bifurcation d’Empalot, suivie d’une phase portant sur le parcours Empalot – Portet- Saint-Simon comportant le remplacement de quatre appareils de voie, de 17 km de voie neuve, l’emploi de 34 000 t de ballast neuf et la modernisation de trois passages à niveau. Les travaux ont été réalisés de nuit du 22 février au 29 juillet écoulés.
La seconde étape, nettement plus conséquente, estimée à 430 millions d’euros à la charge de SNCF Réseau plus 20 millions d’euros apportés par la nouvelle région Occitanie, concerne le tronçon Portet – Tarbes, découpé par phases. Elle se déploie sur 300 km de voie, et mobilise 630 000 t de ballast, 500 000 traverses, 186 km de fils caténaires et 2 000 supports neufs. Du 17 octobre au 15 décembre, c’est le tronçon Capvern – Tournay qui bénéficie, le jour, d’un renouvellement avec mise sur route du trafic voyageurs de Montréjeau à Tarbes. À compter d’octobre, 2017 une suite rapide sera utilisée pour le renouvellement des sections Boussens – Saint-Gaudens et Tournay – Tarbes avec confortement des tunnels de Sarouilles, de Lhez et du viaduc de Lanespède. Restera à traiter, en 2019- 2020, le parcours Portet – Muret – Boussens. conjointement à l’aménagement de deux bases travaux, l’une à Lannemezan sur les terrains de l’ex-camp militaire, l’autre sur l’assiette de l’ex-triage désaffecté de Tarbes-la-Planète, sur la ligne coordonnée de Montde- Marsan.
