Malgré une desserte intense et la généralisation des rames à deux niveaux (TER2Nng), la desserte entre Metz et le Luxembourg parvient en limite de capacité et suscite des critiques de plus en plus fournies en raison de la dégradation des conditions de transport. Plus de 12 000 voyageurs empruntent chaque jour cet axe.

La Région Grand Est a cherché à augmenter la capacité de la desserte avec de nouvelles rames, mais sans pour autant acquérir de Régio2N, au moins autant pour une bonne raison (éviter de fragmenter le parc avec des petites séries difficiles à gérer correctement) que pour d'autres (le constructeur du Régio2N n'est pas implanté dans la Région).  Initialement, était prévu un vaste mouvements d'échanges dont transportrail avait déjà présenté les principes, entre la Région Centre et la Région Grand Est pour l'essentiel, mais la commande n'est pas intervenue et le plan est donc tombé à l'eau... alors que les besoins se font un peu plus pressant.

En attendant de conclure un nouvel accord, le renforcement de l'alimentation électrique et l'allongement des quais entre Metz et la frontière ont été mis à l'étude afin de préparer l'arrivée de rames plus longues et plus consommatrices, visant une capacité de l'ordre de 1000 places par train.

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Luxembourg Ville - 12 octobre 2009 - TER2Nng française à droite, luxembourgeoise à gauche. Le développement de la coopération transfrontalière est une nécessité sous la pression de la demande toujours plus importante des travailleurs frontaliers. © transportrail

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Luxembourg Ville - 12 octobre 2009 - Autre matériel à grande capacité : les CFL ont mixé la solution française (TER2Nng) et la solution allemande (Traxx BR146 et voitures Dosto, toutes deux fournies par Bombardier). Le mélange des cultures... © transportrail

Au-délà, la planification des besoins à horizon 2030 amène à établir une grille horaire comprenant 8 trains régionaux, un train longue distance et un train de fret par heure et par sens, nécessitant la création d'une troisième voie au nord de Thionville, la modification du plan de voie de cette gare et des aménagements capacitaires jusque dans le noeud messin.

Parallèlement, le déploiement de l'ERTMS sur les 25 TER2Nng du Grand Est (initialement acquises par la Lorraine) est en cours, financé par la Région pour un coût de 28 M€, en attendant, l'issue d'un accord avec une autre Région pour récupérer des rames similaires, peut-être en version 4 caisses ou plus probablement 5 caisses.

De leur côté, les Chemins de fer luxembourgeois envisagent la création de 2 voies supplémentaires entre Bettembourg et la gare centrale de Luxembourg. Deux voies supplémentaires sont en travaux et seront mises en service en 2021 : un investissement de 171 M€