Поскольку поезда TGV развивают слишком большую скорость, чтобы машинист успел заметить и среагировать на сигнал обычного светофора, для сигнализации на LGV используется система АЛС/АРС под названием TVM (фр. Transmission Voie-Machine — связь путь-поезд). Информация к поездам передаётся по рельсам и содержит сведения о требуемом скоростном режиме, сигналах и других данных, которые машинист видит на приборной доске. Высокая степень автоматизации не отбирает управления поезда из рук машиниста, однако в случае ошибки человека имеется гарантия, что поезд вовремя успеет затормозить.
Линия поделена на сигнальные блоки, границы которых отмечены голубыми знаками со вписанным жёлтым треугольником. Длина сигнального блока может составлять от 150 до 2100 м в зависимости от расчетной скорости поезда на данном участке пути. Панель приборов показывает максимально допустимую скорость на данном блоке, а также целевую скорость на следующих. Максимальная скорость зависит от многочисленных факторов: близости впереди идущего поезда (скорость должна выбираться так, чтобы тормозной путь при экстренном торможении не превышал расстояния до препятствия), положения стрелок, базовых ограничений на трассе, максимальной скорости самого поезда, а также дистанции до конца линии LGV. Так как тормозной путь поезда слишком велик, и он не сможет остановиться в пределах одного сигнального блока, машиниста предупреждают о приближающемся красном сигнале заранее, за несколько блоков.
На LGV существует два варианта TVM-сигнализации: TVM-430 и TVM-300. TVM-430 является более новой системой, впервые она была установлена на линии LGV Север в сторону Евротоннеля и Бельгийской границы. TVM-430 предоставляет машинисту больше информации: бортовая компьютерная система непрерывно генерирует график падения скорости в случае экстренного торможения, вовремя подсказывая машинисту, когда нужно сократить скорость, чтобы не вызвать срабатывание аварийного тормоза.
На LGV действует разрешительная сигнальная система; машинист имеет право въезжать в занятый сигнальный блок без разрешения диспетчера. Скорость в таких случаях ограничена 30 км/ч (сигнал «двигайся с осторожностью»), и в случае, если скорость превышает 35 км/ч, срабатывает экстренное торможение, и поезд останавливается. Если табличка границы сигнального блока сопровождается знаком NF, сигнальный блок не является разрешительным, и машинист должен сперва получить разрешение у диспетчера (PAR — Poste d’Aiguillage et de Régulation) для того, чтобы продолжать движение. Если диспетчер установил маршрут и дал разрешение, на приборной панели загорается белая лампа. Машинист подтверждает то, что принял разрешение нажатием кнопки на панели. Эта кнопка отключает экстренное торможение, которое бы сработало, если бы поезд без разрешения въехал в сигнальный блок.
Когда поезд въезжает на скоростную линию с обычной французской линии, или покидает её, он проезжает контур заземления, который автоматически переключает индикаторы приборной доски машиниста на соответствующую сигнальную систему. К примеру, если поезд покидает LGV и въезжает на обычную французскую линию (ligne classique), система TVM будет отключена, и включится обычная система KVB (Contrôle Vitesse par Balise, сигнальный скоростной контроль).