Ambérieu (0,000) > Ambutrix (2,45x) > Vaux-en-Bugey (3,966) > Lagnieu (6,210) > Saint-Sorlin-Vertrieu (9,220) > Sault-Brénaz (13,262) > Villebois (15,755) > Montalieu-Vercieu (17,755)
La ligne d'intérêt local d'Ambérieu à Montalieu est ouverte à la fin de l'été 1875 par la Compagnie des Dombes et des chemins de fer du Sud-Est (DSE) afin de desservir les nombreuses carrières présentes le long du Rhône. Isolée du reste de son réseau, la compagnie dispose au départ d'Ambérieu d'une gare distincte de celle du PLM dont les installations sont agrandies afin d'absober le trafic supplémentaire attendu. En 1882, la Compagnie du Chemin de fer de l'Est de Lyon (CFEL) ouvre une ligne d'intérêt local à voie normale permettant de rejoindre Montalieu à la gare de Lyon Part-Dieu. Un raccordement dit de « Montalieu-Transit » est établi entre les deux gares. En 1883, la compagnie DSE est rachetée par le PLM et la ligne reclassée d'intérêt général.
La ligne prend naissance en gare d'Ambérieu où elle franchit l'Albarine sur un pont en maçonnerie. Obliquant vers le Sud, elle coupe la RD5 par un passage à niveau, puis s'élève le long des contreforts du Bugey par une rampe de 17 mm/m jusqu'en gare de Vaux, point culminant de la ligne. Une longue déclivité de 16 mm/m ramène le tracé vers les bords du Rhône avant d'entrer en gare de Sault-Brénaz, où aboubit la ligne à voie normale du Chemin de fer du Haut-Rhône (HR), prolongée ultérieurement (en 1922) vers le treminus du tramway de La Balme en provenance de Lyon. La ligne continue jusqu'à Villebois où elle franchit le Rhône par un viaduc métallique à trois travées. Changeant de département, elle rejoint finalement la gare de Montalieu-Vercieu qui dispose d'une petite plaque tournante pour le retournement des machines.
La desserte voyageurs a peu varié au fil des années, se maintenant à quatre mouvements quotidiens omnibus ou mixtes, en correspondance très détendue à Sault-Brénaz avec le HR et à Montalieu avec le CFEL. Le trafic marchandises bénéficie d'un tonnage important, alimenté par les différentes carrières et les produits agricoles. La traction est assurée par des locomotives-tenders de la DSE basées à Ambérieu de type 120T ou 030T. A la reprise de l'exploitation par le PLM, le matériel moteur et remorqué d'origine est remplacé progressivement par des séries unifiées du grand réseau. Certaines machines nécessitent d'être découplées de leur tendeur pour être retourner sur la plaque de Montalieu, solution peu pratique qui conduit parfois à rentrer sur Ambérieu tender en avant.
En 1910, la gare DSE d'Ambérieu est détruite, puis l'origine de la ligne est reportée à l'extrémité du faisceau marchandises « départ » du triage, entrainant à la suppression du PN 1. L'amorce de l'ancien tracé de la ligne restera utilisée comme tiroir de manoeuvre.
La faible fréquentation de la ligne entraine le report du service voyageurs sur route en juin 1937. Le 19 juin 1940, le viaduc sur le Rhône est détruit par le génie français afin de freiner l'avancée allemande, isolant la gare de Montalieu du reste du réseau national. En attendant la reconstruction de l'ouvrage, la SNCF signe une convention le 18 novembre 1940 avec le CFEL pour assurer l'exploitation de cette section entre le viaduc et la gare de Montalieu qui comprend notamment la desserte des carrières de Porcieu. La reconstruction du viaduc est finalement abandonnée et face à la chute du trafic en provenance des carrières, cette section est fermée en 1952 puis déclassée deux ans plus tard.
Sur le reste de la ligne, le trafic des marchandises, alimenté principalement par des produits de carrières et matériaux de construction, perdure jusqu'en 1989, date de fermeture de la ligne entre Lagnieu et Villebois. Après plusieurs batailles juridiques au cours des années 2000, cette section est officiellement fermée en 2006 et déposée au printemps 2013 afin de réaliser une voie verte. La desserte jusqu'à Lagnieu reste assurée pour l'usine Saint-Gobain, spécialisée dans la production de pots en verre pour l'industrie alimentaire. A ce titre, des travaux sont régulièrement engagés pour maintenir cette section en exploitation.
Mise à jour : 30 mars 2014