La línea Barcelona-Vilanova-Valls es una línea de ferrocarril de 91,8 kilómetros de longitud que transcurre por la costa catalana uniendo las ciudades de Barcelona , Vilanova i la Geltrú, Valls, y a Picamoixons enlaza con la Línea Tarragona-Reus-Picamoixons-Lleida, y las respectivas comarcas.
Esta línea parte de la bifurcación que hay entrela estación de Sants y la estación de l'Hospitalet de Llobregat de la Línea Barcelona-Martorell-Vilafranca-Tarragona, desprendido marcha dirección al Prado de Llobregat, donde desprendido se separa de Línea el Prat - Aeropuerto. A la estación de Sant Vicenç de Calders enlaza de nuevo con la Línea Barcelona-Martorell-Vilafranca-Tarragona pero enseguida parte hacia Valls. En Roda de Barà hay una conexión y un canviador de ancho con la LAV Madrid - Zaragoza - Barcelona - Frontera Francesa y finalmente la línea acaba en la Plana de Picamoixons enlazando con la Línea Tarragona-Reus-Picamoixons-Lleida
Esta línea fue construida por la Compañía de los Ferrocarriles de Valls en Vilanova y Barcelona (VVB) y fue inaugurada el 1881, esta misma compañía fue la que construyó la Línea Reus - Falset - Mora - Orilla-roja - Faió. Finalmente la compañía fue absorbida por Compañía de los Ferrocarriles de Tarragona en Barcelona y Francia
Antiguamente la estación terminal de la línea estaba situada a las Huertas de Santo Beltran, borde los Astilleros, pero desapareció cuando se unificó la línea con la Línea Barcelona-Martorell-Vilafranca-Tarragona, haciendo que desprendido del Prat pujes hacia Bellvitge para unirse a esta línea y entrar a la estación de Sants.
Por esta línea circulaba la línea de trenes de la R10 de Cercanías Barcelona que unían el Aeropuerto con la Estación de Francia, pero desde 2009 este servicio ha quedado asumido por la R2 Norte. Desde Sant Vicenç de Calders hacia Barcelona circula la R2 de Cercanías Barcelona por desprendido ir hacia Maçanet-Massanes. También circulan trenes de mediana distancia y larga distancia.
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