Ci-contre, le profil en long de la ligne qui, une fois parvenue sur la plateau de la Dombes, conserve un profil facile, autorisant une vitesse maximum de 140 km/h.

Construite à l'origine par la Compagnie de la Dombes et des Chemins de Fer du Sud Est (D.S.E.), qui était également concessionnaire de la ligne de Neuville et de celle entre Lyon St Paul et Montbrison, elle a été inaugurée en 1863 entre Lyon Croix Rousse (terminus originel décidé par la D.S.E.) et Sathonay (gare de bifurcation vers Neuville et Trévoux), puis en 1866 de Sathonay à Bourg en Bresse. Mais comme bien d'autres, la D.S.E. fut mise en faillite, et rachetée par le P.L.M., qui décidé de construire une portion de voie entre la gare de Sathonay et celle de Lyon St Clair, au bord du Rhône, afin de reporter le terminus des trains venant de Bourg à Lyon Brotteaux et Lyon Perrache, car le terminus de Croix Rousse devenait trop exigu. Ce raccordement, caractérisé par une rampe de 20 ‰ pour grimper sur le plateau, fut inauguré en 1900.

Mise à double voie dès le début, la ligne Lyon-Bourg connut dès l'origine un trafic assez soutenu, car en plus du courant entre les 2 préfectures, on y voyait également circuler des trains express pour Strasbourg et le sud du pays. Mais cette période d'euphorie ne dura pas longtemps...

En effet, l'ocuppant allemand décide de supprimer l'une des 2 voies en 1943. Dès lors, la ligne va fonctionner en voie unique avec 9 gares de croisement et le cantonnement téléphonique. La seconde voie déposée, le trafic connaît une baisse notable, ce qui entraîne le maintien de seulement 4 gares de croisement (Sathonay, St André, Villars et St Paul). La ligne sombre petit à petit, seul subsistant un trafic local entre Lyon et Bourg (les express passant depuis l'électrification par la ligne Bourg-Ambérieu-Lyon). Le premier signe de renouveau apparaîtra avec l'ouverture de la LGV Paris-Lyon. En effet, la section Lyon St Clair-Sathonay va être complètement remise à niveau et électrifiée en 1,5 Kv pour recevoir les TGV dès l'automne 1981. Puis, en 1987, le téléphone laisse place au B.A.P.R., les gares de croisement subsistantes sont aménagées en style "voie directe", et des travaux sont engagés sur la voie pour faire passer la vitesse limite à 140 km/h (120 de Sathonay aux Echets). Enfin, dernier volet de l'amélioration de la ligne, les fréquences sont augmentées sous l'impulsion du Conseil Régional Rhône-Alpes (près d'une quinzaine d'aller-retours en 2005, dont un continue sur Besançon et quatre sur Oyonnax/St Claude/Morez par la ligne des Carpates).

Côté matériel, après avoir longtemps été le refuge des X 2700 et 2800, la ligne des Dombes a connu une petite révolution en décembre 2004, avec l'éviction des RGP et la prise de pouvoir des X 73500 sur les mouvements au delà de Bourg sur les Carpates. Ainsi, il ne subsiste actuellement que 3 A/R en X 2800, 2 sur Bourg (887408/409 et 887412/405) et un sur Oyonnax en soirée/matinée (882510/554). Le reste des relations omnibus est du ressort des X 4630 vaisois, excepté un mouvement assuré par les X 73500 du même dépôt. Il existe encore une desserte Fret à Villars Les Dombes et St André de Corcy, assurée depuis Bourg par des BB 67300 en UM, portant sur des céréales et des engrais. L'augmentation du nombre de relations parcourues en X 4630 est symptomatique des problèmes rencontrées sur la ligne : vétusté du matériel, retards fréquents dus notamment au faible débit engendré par la voie unique, et fréquences insuffisantes. C'est dans cette optique qu'un comité de ligne a été monté, et qu'une modernisation de la ligne a été décidée, afin de faire de cette artère une composant majeure du réseau TER lyonnais.

Cette modernisation, dont les travaux devraient démarrer à la rentrée 2005, porteront essentiellement sur le doublement de la voie entre Les Echets et Villars Les Dombes. Initialement, la double voie devait commencer dès Sathonay, mais les projets de saut de mouton pour séparer les courants TER et TGV dans cette gare, ainsi que la probable future réouverture au trafic voyageur de la ligne de Trévoux, ont repoussé l'échéance. Il subsistera donc provisoirement un tronçon à voie unique entre Sathonay et Les Echets. L'autre gros dossier concernera le réaménagement des gares, notamment celle de Villars, où un 3ème voie sera posée afin d'accueillir les TER de desserte périurbains en provenance de Lyon. A terme, la desserte sera composée d'un TER Lyon-Bourg par heure, direct jusque Villars puis omnibus jusque Bourg, et de TER partiels Lyon-Villars omnibus, dont la fréquence pourrait être portée jusqu'à la demi-heure. Une véritable petite révolution pour cette ligne, qui justifiera des travaux s'étalant jusqu'en 2007. Pendant cette période, des cars de substitution assureront les dessertes.

Un temps envisagée, l'électrification de la ligne des Dombes n'est pas prévue pour l'instant, les performances des nouveaux matériels diesel TER (AGC notamment) s'avérant suffisantes pour couvrir la future desserte. On pourrait peut-être également injecter des RRR sur cette ligne, principalement sur les mouvements partiels terminus Villars. L'électrification n'est pourtant pas définitivement rejetée, mais elle est plutôt liée à l'avancement du projet TGV Rhin-Rhône, véritable serpent de mer qui n'en finit plus de faire fantasmer ou cauchemarder bon nombre de personnes. Elle serait pourtant utile pour faire de l'artère des Dombes un véritable itinéraire alternatif à la ligne Bourg-Ambérieu-Lyon, et pallier ainsi à tout problème ou éventualité. Gageons que cette ligne si sympathique retrouve des couleurs et la place qu'elle mérite dans le tissu ferroviaire lyonnais !