Cette petite ligne attachante, qui se déroule le long de la Brévenne, est intimement liée à la ligne Lyon St Paul - L'Arbresle, puisqu'elle en est le prolongement. Ouverte en 1873 pour le court tronçon L'Arbresle-Sain Bel, et en 1876 pour le reste, cette ligne se prolongeait à son origine jusque Montbrison, sous-préfecture de la Loire. Elle fut construite par la Compagnie des Dombes et des Chemins de Fer du Sud Est (D.S.E.), qui a fortement marquée la ligne de part l'architecture particulière des bâtiments.

Partant de L'Arbresle, gare de jonction avec la grande artère PLM Lyon-Roanne, la ligne oblique vers le sud et dessert Sain Bel. Elle continue de remonter la vallée de la Brévenne par des rampes allant jusqu'à 15 et 18 ‰, tout en desservant Bessenay, Courzieu puis Ste Foy L'Argentière. La ligne continue ensuite de monter jusqu'au tunnel de Viricelles, qui lui permet de basculer dans le versant atlantique. Elle descend ensuite jusque dans la plaine du Forez, croise la ligne St Etienne-Roanne à Montrond les Bains, puis arrive à son terminus de Montbrison, sur la ligne St Etienne-Clermont Ferrand.

Desservant des contrées somme toute assez peu peuplées, la ligne ne survivra pas bien longtemps dans sa totalité. Dès 1938, la section terminale Ste Foy L'Argentière-Montbrison voit son service voyageurs confié à des autocars, alors qu'un seul MV circule les week-end de L'Arbresle à Ste Foy. En 1950, la section Ste Foy-Meys est fermée à tout trafic, tout comme Meys-Viricelles 2 ans plus tard. Enfin, coup de grâce final, le dernier MV L'Arbresle-Ste Foy est supprimé en 1955. A cette date, il n'y a plus aucun train voyageurs au sud de L'Arbresle. Contrairement à la partie occidentale de la ligne, qui reçoit en 1953 et 54 la caténaire 1 500 V jusque Charbonnières, la partie orientale tombe peu à peu dans l'oubli ; il ne subsiste alors que la desserte marchandise des carrières de La Patte, situées à proximité de Courzieu, assurée par des 141 R puis par des diesels BB 63000 et 66000. Première lueur d'espoir avec la naissance du CFTB (Chemin de Fer Touristique de la Brévenne), qui fait découvrir aux touristes les beautés de la région à partir de 1989 grâce à ses trains diesels et vapeur. Mais le véritable événement pour la ligne se situe au tournant des années 1980...

En effet, pour faire face à l'urbanisation grandissante des collines de l'ouest lyonnais, le département et la région décident de moderniser les lignes desservant ces régions au départ de la gare de Lyon St Paul. C'est ainsi qu'en 1991 est rouverte au service voyageurs la courte section de 4 km entre L'Arbresle et Sain Bel, qui devient ainsi le terminus des navettes TER et retrouve un trafic après presque 40 ans d'interruption ! Dès lors, Sain Bel devient le terminus de près d'une trentaine d'A/R, assurés par les X 4630 du dépôt de Lyon Vaise. Un véritable renouveau pour cette ligne qui, même s'il ne concerne que quelques kilomètres, constitue un signe fort pour une ligne qui ne cessait de se dégrader. En 2006, la desserte est cadencée au 1/4 d'heure en pointe et à la 1/2 heure le reste de la journée (cadence horaires les week-end). La section, bien que toujours limitée à 40 km/h, supporte ainsi pas loin de 80 mouvements par jour en semaine, en comptant les marches à vide de et vers L'Arbresle pour garage en extrémité de service. Un chiffre presque insensé pour une ligne dans un état léthargique, et un pari on ne peut plus réussi !

Pour le reste de la ligne jusque Ste Foy, le constat est un petit plus mitigé. Il subsiste encore 2 dessertes en semaine pour les carrières aux alentours de Courzieu, dont l'une a rouvert courant 2005. Ces trains, auparavant assurés par une UM (Unité Multiple) de BB 63500, a été repris en décembre 2005 par les BB 67300 du dépôt de Chambéry du fait de la mutation de 3 des 8 BB 63500 aptes à l'UM vers d'autres établissements. Il existe une desserte le matin (aller en 85720 triage de St Germain au Mont d'Or 05h09 - Sain Bel 05h40, retour en 85723 Sain Bel 09h21 - St Germain 10h03), et une seconde en fin de matinée/après-midi (aller en 85724 St Germain 11h45 - L'Arbresle 12h09/13 - Sain Bel 12h22, retour en 85727 Sain Bel 16h27 - L'Arbresle 16h36/38 - St Germain 17h03). Le CFTB continue de faire circuler ses trains touristiques les dimanches d'été ainsi que les samedis d'août entre L'Arbresle et Ste Foy ; ce sont d'ailleurs les seules circulations à toucher la gare de Ste Foy, puisque les dessertes Fret ne vont pas au delà des carrières de Courzieu. Toutes ces circulations sont soumises à une vitesse en ligne très réduite, de l'ordre de 20 km/h, à cause du mauvais état général de la voie. En outre, la machine à vapeur italienne du type 130 T acquise par le CFTB ne circule plus depuis 1998, faute de crédits pour payer sa rénovation. L'association se bat bec et ongles pour trouver des financements, et faire circuler à nouveau la machine qui était la coqueluche et la mascotte de la ligne et de l'association. En attendant, elle assure ses trains grâce à 2 locotracteurs, le Batignolles N°4 ex CFEL (Chemin de Fer de l'Est de Lyon) et l'Y 6574 ex SNCF .

A terme, la section L'Arbresle-Sain Bel devrait être électrifiée pour accueillir les tram-trains en provenance de St Paul, mais ceci est une autre histoire qui ne se produira pas avant au moins 2010. D'ici là, on a encore le temps de venir admirer les paysages de la Brévenne à bord du train touristique ou de surprendre les longs trains de cailloux au milieu de la forêt ou au sommet d'une rampe...