מערכת האיתות האוטומטית היא בעלת אופי מתירני, זאת אומרת שהיא מאפשרת לנהג להיכנס לקטע איתות שבו נמצאת רכבת אחרת, מבלי שיצטרך לבקש אישור מראש. במצב שבו קיימת רכבת אחרת בתוך אותו קטע איתות מוגבלת המהירות המותרת ל־30 קמ"ש, אם הנהג מאיץ מעל מהירות של 35 קמ"ש, מופעל הבלם האוטומטי והרכבת תעצור לחלוטין. אם על לוח הבקרה, לצד האיתות המסמן כניסה לקטע איתות חדש, מופיעות האותיות Nf, אזי הכניסה לקטע זה אסורה ועל הנהג לקבל אישור ממרכז הבקרה בטרם ימשיך בנסיעה. ברגע שנקבע נתיב נסיעה על ידי מרכז הבקרה וניתן אישור תנועה, נדלקת נורה לבנה מעל לוח הבקרה ומיידעת את הנהג על האישור לנוע. באותו הרגע משוחררים אוטומטית בלמי החירום של הרכבת, אשר מופעלים כל אימת שהרכבת מגיעה לקטע איתות סגור לתנועה.
כאשר רכבות נכנסות למסילת LGV או יוצאות ממנה למסילה רגילה, הן חולפות על פני מעגל חשמלי המעביר את לוח הבקרה של הנהג לשיטת האיתות המתאימה באותה מסילה. כך למשל, ברכבת היוצאת ממסילת LGV למסילה רגילה, יעבור לוח הבקרה אוטומטית מפעולה בשיטת ה־TVM לפעולה בשיטה הנהוגה במסילות הצרפתיות הרגילות KVB (צרפתית Contrôle Vitesse par Balise "שליטה במהירות במשואות").
תחנות ה־TGV.
אחד היתרונות המרכזיים ב־TGV בהשוואה לטכנולוגיות אחרות של רכבות מהירות, כגון maglev, הוא העובדה כי ה־TGV יכולה לנצל תשתיות מסילתיות קיימות. הודות לעובדה זו ניתן לנסוע ב־TGV ביעילות ובמחיר זול יחסית, ממרכז עיר אחת לאחרת. לעיתים קרובות נוסעת TGV על קטעי מסילות עירוניות כדי להגיע לתחנות הרכבת במרכזי ערים.
עם זאת, מתכנני המסילה המהירה (LGV) נטו לבנות תחנות חדשות באזורים פרבריים, או במרחבי הכפר, במרחק קילומטרים ספורים ממרכזי הערים. כך מתאפשרת עצירה מהירה יותר של ה־TGV, מבלי לאבד זמן יקר, כיוון שהיא נוסעת קטע גדול יותר על מסילה מהירה. בנוסף, תחנות רכבת רבות במרכזי ערים מהוות קצה מסילה, דבר המחייב שינוי בכיוון תנועת הרכבת ביציאה מן התחנה ותורם אף הוא לבזבוז זמן. במקרים מסוימים הקימו מתכנני המסילה המהירה תחנות רכבות הנמצאות בנקודה כלשהי בין שתי ערים ומשרתות את שתיהן. כך לדוגמה, התחנה המשרתת את הערים מונסו-לה-מין (Montceau-les-Mines) ולה קְרֶזוֹ (Le Creusot). דוגמה אחרת, שספגה לביקורת לא מעטה, היא תחנת Haute Picardie בין אמיין (Amiens) לסן-קֶנְטֶן (Saint-Quentin). העיתונות והרשויות המקומיות יצאו כנגד מיקום תחנה זו בטענה שהיא מרוחקת מכדי לאפשר גישה נוחה משתי הערים גם יחד ומרוחקת אף מקווי רכבת אחרים. התחנה זכתה לכינוי הלעגני la gare des betteraves ("תחנת הסלק"), כיוון שהיא מוקפת בשדות סלק. מאז ניתן כינוי זהה לתחנות נוספות במסילה המהירה הממוקמות הרחק ממרכזי ערים, בין אם מגדלים בסביבתן סלק ובין אם לאו.
מספר תחנות רכבת גדולות נבנו כדי לאפשר את קיום שרות ה־TGV, חלקן מהוות פנינים אדריכליות בזכות עצמן. תחנת אביניון, שנפתחה בשנת 2001, תוארה כאחת התחנות היפות ביותר ברשת המסילות המהירות בצרפת. מעל התחנה נבנה גג זכוכית שאורכו 340 מטר היוצר תחושה של קתדרלה גותית, רמז למורשת הארכיטקטונית של העיר האפיפיורית. התחנה בשדה התעופה הבינלאומי של ליון תוכננה על ידי האדריכל הנודע סנטיאגו קלטרווה בדמות ציפור הפורשת כנפיה לעוף.
ציוד נייד.
הציוד הנייד של ה־TGV שונה באופיו מזה של רכבות רגילות בכך שהוא מורכב מקרונות שביניהם חיבור קבוע (מפרק). בין שני קרונות נמצאים חוגונים מסוג ג'ייקובס התומכים במשקל שני הקרונות יחד, כך שכל קרון חולק בחוגונים עם הקרונות הסמוכים בשני קצותיו. לקטרים בכל קצה של הרכבת יש חוגונים שאינם משותפים. ניתן להאריך את הרכבות על ידי חיבור שתי רכבות שלמות, האחת לשנייה, על ידי שימוש במחברים החבויים בתוך קצה החזית של כל קטר.
לשימוש בחוגונים משותפים יש יתרונות במקרה של שימוט (ירידת רכבת מן המסילה), כיוון שסיכויי קרונות הנוסעים שלא להתהפך ולהיוותר במקביל למסילה, טובים יותר באופן חיבור כזה. קרונות רגילים, לעומת זאת, עלולים להתפצל במקרה של שימוט בתנועת מספריים ולהתייצב כאשר קרון אחד ניצב למשנהו.
החסרונות של שימוש בחוגון משותף הוא שקשה יותר להעתיק קרונות מרכבת אחת לשנייה. בעוד שניתן להעביר בקלות יחסית קטר מרכבת אחת לאחרת, עיתוק קרונות נוסעים מחייב שימוש בציוד מיוחד הנמצא במוסכי הרכבת, זאת על ידי הרמת הקרון כולו ותמיכת הקרון הנותר על המסילה.
לחברת הרכבות הלאומית הצרפתית (SNCF) צי של כארבע מאות מערכי TGV. היום מופעלות שש גרסאות של ה־TGV ברשת המסילות הצרפתית: TGV דרום־מזרח (TGV Sud-Est רכבות נוסעים ורכבות דואר), TGV אטלנטית (TGV Atlantique), דגם TGV רסו/טאליס (TGV Réseau/Thalys PBA), דגם TGV דופלקס (TGV Duplex), ו־Thalys PBKA. גרסה שביעית של ה־TGV נמצאת כעת בנסיעות מבחן ושמה TGV POS ומיועדת למסילה המהירה פריז-מזרח צרפת-דרום גרמניה.
כל רכבות ה־TGV יכולות לפעול על שני סוגי מתח חשמלי לפחות: המתח הנהוג בקווים החדשים - 25 kV (אלף וולט), 50 Hz AC (זרם חילופין של 25 אלף וולט בתדירות 50 מחזורים לשנייה) ובמסילות הרגילות 1.5 kV DC (זרם ישר). רכבות החוצות גבולות לגרמניה, לשווייץ, לבלגיה, להולנד ולבריטניה, יכולות לפעול גם בסוגי המתח החשמלי הנהוגים במסילות שבמדינות אלה. לצורך כך נבנו רכבות TGV היכולות לפעול על שלושה או ארבעה סוגי מתח חשמלי. כל רכבות ה־TGV מצוידות בשני זוגות של פנטוגרפים, הזוג האחד לזרם חילופין (AC) והזוג האחר לזרם ישר (DC). כשהרכבת עוברת בין אספקת כוח מסוג אחד לאחר מזהיר שילוט מיוחד את הנהג, שעליו לכבות את המנועים, להנמיך את הפנטוגרפים, להעביר מתג בלוח הבקרה לזרם החדש ולהעלות את הפנטוגרפים. מחשב הרכבת ירים את זרוע הפנטוגרף המתאים לזרם לגובה המתאים ליצירת מגע עם הכבל החשמלי. מרגע שהמחשב מבחין באספקת זרם חדשה, ניתן איתות לנהג על גבי לוח הבקרה והוא יכול להפעיל מחדש את מנועי הרכבת. כל זאת יכול להיעשות בעוד הרכבת בתנועה.
TGV Sud-Est.
צי מערכי הרכבות למסילה המהירה דרום-מזרח, המכונה לעיתים אף PSE (פריז-דרום-מזרח Paris-Sud-Est), נבנה בין השנים 1978–1988 והוא שפעל בשירות ה־TGV הסדיר הראשון, מפריז לליון בשנת 1981. היום יש 107 מערכים בקו זה, מתוכם תשעה מותאמים לשלושה סוגי מתח חשמלי (שני סוגי המתח הנהוגים בצרפת וזה שבשווייץ) ושאר מערכי הרכבות מותאמים למתח החשמלי בצרפת בלבד. על הקו פועלים גם שבעה מערכים, בחצי אורך מערך נוסעים, אלה משמשים כרכבות דואר, העובדות בשירות הדואר הצרפתי בין פריז לליון וצבען צהוב.
כל מערך רכבת מורכב משני קרונות כוח ושמונה קרונות נוסעים (תפוסה של 345 כיסאות נוסעים). בכל אחד מן הקרונות הסמוכים לקרונות הכוח, חוגון אחד שהוא בעל הנעה חשמלית. אורך הרכבות 200 מטר ורוחבן 2.81 מטר. הן שוקלות 385 טון והספק המנועים הוא 6,450 קילוואט, במתח של 25Kv (קילוולט).
המערכים המקוריים נבנו למהירות של 270 קמ"ש, אבל רוב המערכים חודשו ושודרגו למהירות של 300 קמ"ש. מספר מועט של מערכים מסוג זה עדיין מוגבל למהירות של 270 קמ"ש והם מופעלים בקווים קצרים יחסית, כמו הקו לשווייץ דרך דיז'ון. חברת הרכבות הלאומית הצרפתית מצאה כי אין זה כלכלי לשדרג מערכים אלה לצורך חיסכון מועט מאוד בזמן, לאור אורך הקו.
TGV Atlantique.
הצי האטלנטי נבנה בין השנים 1988 – 1992. בצי זה 105 מערכים שנבנו לצורך המסילה המהירה האטלנטית (LGV Atlantique) והם החלו לפעול בשנת 1989. אורך כל מערך רכבת הוא 237.5 מטר ורוחבו 2.9 מטר. הוא שוקל 444 טון ובכל מערך 485 מושבים ושני קרונות כוח. מערכי רכבות אלה נבנו מלכתחילה לשייט במהירות 300 קמ"ש. הספק המנוע במערך רכבת מדגם זה הוא 8,800 קילוואט במתח חשמלי של 25Kv.
מערך מספר 325, שקוצר במיוחד, קבע את שיא העולם במהירות רכבת בשנת 1990, על המסילה LGV האטלנטית, לפני שנפתחה לשירות סדיר. במערך זה הוכנסו שינויים שונים במטרה לשפר את תכונותיו האווירודינמיות. במערך גלגלים גדולים יותר ומערכת בלימה משופרת המאפשרת מהירויות של מעל 500 קמ"ש. המערך קוצר לשני קרונות כוח ושלושה קרונות נוסעים, כדי לשפר את היחס בין הכוח למשקל הרכבת והוא שקל 250 טון בלבד.
TGV Réseau.
הרכבות הראשונות מדגם רזו (Réseau) ("רשת" בצרפתית, כיוון שהן תואמות לכל רשת חשמל) נכנסו לשירות בשנת 1993. חברת הרכבות הלאומית הצרפתית הזמינה חמישים מערכים מסוג זה בשנת 1990, המתאימים לשני מתחי זרם בלבד. מאוחר יותר הוזמנו 40 מערכים נוספים המותאמים לשלושה מתחי זרם. עשרה מערכי רכבות מסוג זה נושאים את צבעי רכבת הטאליס (Thalys) וידועים בשם Thalys PBA (ראשי תיבות של פריז-בריסל-אמסטרדם). בנוסף למתחי החשמל הנהוגים ברשת הצרפתית, יכולות רכבות אלה לפעול גם במתח הנהוג במדינות בנלוקס (1.5kV) ואיטליה (3kV).
מערך רכבת מסוג זה מורכב משני קרונות כוח (8000kW במתח של 25kV בתצורת המערך של TGV אטלנטית) ושמונה קרונות נוסעים בהם 377 מושבים. לרכבות מהירות מקסימלית של 300 קמ"ש. אורכן 200 מטר ורוחבן 2.9 מטר. משקל המערכים המותאמים לשני סוגי מתח חשמלי הוא 383 טון. משקלם של המערכים החוצים לתחומי בלגיה נמוך יותר בגלל הגבלות משקל על המסילה הבלגית, דבר שאילץ את היצרן להחליף את צירי הגלגלים העשויים פלדה מלאה, בצירים עשויים אלומיניום חלול ולהפחית את המשקל הכולל של הרכבת.
לאחר תלונות של נוסעים על שינויים קיצוניים בלחץ האוויר בקרונות בעת כניסה למנהרות רכבת במהירויות גבוהות, נאטמו הקרונות מסוג זה וקיימת בהם מערכת לחץ אוויר מלאכותי (בדומה למטוסי נוסעים).
יורוסטאר.