Carte du réseau ferré en Bourgogne-Franche-Comté, organisé autour des principales agglomérations : Besançon et Dijon. La principale ligne est la ligne Paris-Belfort via Dijon et Besançon. Cette ligne est LGV de Paris à Montbard (LGV Sud-Est) et de Dijon à Belfort (LGV Rhin-Rhône). Le territoire est également quadrillé par des voies secondaires, où circulent principalement des TER Bourgogne-Franche-Comté, sur un réseau de 1 951 km.
La plus grande gare de la région est Dijon-Ville, qui en 2019 accueille 5,8 millions de voyageurs ; viennent ensuite les gares de Besançon-Viotte (2,2 millions de voyageurs en 20198) et de Belfort-Ville (1,1 million de voyageurs en 20199). Toutes les autres gares ont desservi moins d’un million de voyageurs en 2019. À noter que les villes de Besançon, Belfort et Montbéliard disposent d’une deuxième gare sur la LGV Rhin-Rhône : Besançon Franche-Comté TGV et Belfort – Montbéliard TGV.
La mise en service de la première phase de la branche Est de la LGV Rhin-Rhône en 2011 a permis de raccourcir significativement les temps de parcours. La durée du trajet entre Belfort et Paris (gare de Lyon) est ainsi passée de 3 h à 2 h 30 min, entre Besançon et Paris de 2 h 30 min à 2 h, entre Besançon et Lyon de 2 h 20 min à 1 h 55 min et entre Besançon et Strasbourg, de 2 h 30 min à 1 h 40 min. Dans le même temps, les liaisons entre plusieurs villes de la région ont également été raccourcies, passant d’un trajet de 1 h à 0 h 30 min entre Dijon et Besançon et de 1 h 15 min à 0 h 25 min entre Besançon et Belfort. En tout, ce sont 14 gares qui sont desservies par le TGV dans la région.
Plusieurs prolongements de la LGV Rhin-Rhône sont envisagés : la deuxième phase de la branche Est, qui constituera 50 km de ligne nouvelle dont 35 km à l’est et 15 km à l’ouest, pourrait être financée d’ici 2027 ou 2038 ; la branche Ouest, en projet, destinée à raccorder la branche Est à la LGV Sud-Est, et ainsi à la région parisienne, en traversant l’agglomération dijonnaise par sa bordure orientale ; enfin, la branche sud, également au stade de projet, qui représenterait environ 150 km de ligne nouvelle pour relier la branche Est à Lyon et à la LGV Méditerranée, assurant une connexion des bassins de population des villes de l’Est de la France, du Benelux, de l’Allemagne et du nord de la Suisse à la métropole lyonnaise et à l’arc méditerranéen.
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