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Elle fait partie d'une transversale reliant les réseaux Est et Sud-Est (entre Dijon et Toul), ainsi que de l'important axe de Dijon à Nancy.
Le tronçon Nord, entre Toul et Barisey-la-Côte, faisait initialement partie d'un itinéraire local reliant Toul à Colombey-les-Belles. Il était à voie unique et fut plus tard intégré à la grande transversale, et doublé à cette occasion.
La ligne a longtemps accueilli des trains grandes lignes entre la Lorraine et le Sud-Est, dont un TGV et un train de nuit qui reliaient Metz à Nice. De nos jours, seules les gares de Culmont-Chalindrey, Neufchâteau et Toul sont encore ouvertes aux voyageurs, la ligne n'accueillant plus que quelques TER, dont un à deux allers-retours quotidiens entre Dijon et Nancy. La région desservie étant très faiblement peuplée, le fret a toujours occupé une place prépondérante sur cette ligne.
↑ 1,0 et 1,1Dans le cadre d'un itinéraire de Toul à Colombey-les-Belles. Ligne d'intérêt local, classée dans le réseau d'intérêt général le 13 01 1881 Lien, ce qui entraîne la déchéance de la concession initiale.
↑L'État est autorisé à construire la ligne le 31 07 1879 mais sans que celle-ci ne lui soit formellement concédée Lien.
Voie ferrée classée dans le réseau national (voyageurs et fret).
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Notes
: Arrêt/halte ferroviaire de voyageurs en service : Ancien(ne) arrêt/halte ferroviaire de voyageurs désaffecté(e) : Gare/station ferroviaire de fret et de voyageurs en service : Gare/station ferroviaire de voyageurs en service : Ancienne gare/station ferroviaire de fret/voyageurs désaffectée : Gare de fret (marchandises)/de triage
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Viaduc du Saulon
Tunnel de Torcenay
Pont sur l'A31
Frontière départementale entre la Haute-Marne (52) et les Vosges (88).
