La ligne de Bourg-en-Bresse à Bellegarde, dite aussi ligne du Haut-Bugey ou ligne des CarpatesLe nom Carpates fait référence à la configuration de la ligne qui est intégrée dans un relief très escarpé et qui rappellerait la région du même nom en Europe centrale. pour la section de La Cluse à Bellegarde, est une ligne de chemin de fer française qui relie Bourg-en-Bresse à Valserhône via Nantua. Elle s'étend sur à travers le massif du Jura, comporte des déclivités de et des courbes dont le rayon s'abaisse jusqu'à , ce qui rend son exploitation difficile. Elle constitue la ligne Livre : Reinhard Douté, Les 400 profils de lignes voyageurs du réseau ferré français, édité par La Vie du Rail en août 2011, , volume 2, page 167. du réseau ferré national.
À l'origine, et durant tout le , son intérêt est purement local puisqu'elle ne dessert que quelques communes du département de l'Ain. Après la parution d'un décret., le , déclarant « d'utilité publique et urgents les travaux nécessaires à la modernisation et à l'électrification de la ligne ferroviaire de Bourg-en-Bresse à Bellegarde-sur-ValserineÉnoncé complet : « Décret du 31 janvier 2005 déclarant d'utilité publique et urgents les travaux nécessaires à la modernisation et à l'électrification de la ligne ferroviaire de Bourg-en-Bresse à Bellegarde-sur-Valserine dite « ligne du haut Bugey » et emportant mise en compatibilité des plans locaux d'urbanisme ou des plans d'occupation des sols de Bourg-en-Bresse, Péronnas, Saint-Just, Ceyzériat, Corveissiat, Nurieux-Volognat, Brion, Montréal-la-Cluse, Port, Nantua, Le Poizat, Lalleyriat, Châtillon-en-Michaille et Bellegarde-sur-Valserine » », l'intérêt devient international car elle permet un gain en temps et distance entre Paris et Genève.
La ligne, déjà fermée aux voyageurs depuis 1990 entre La Cluse et Bellegarde, a été intégralement fermée au trafic de voyageurs en pour en permettre la restructuration complète. Le trafic voyageurs TER a été reporté sur route. La modernisation de la partie exploitée et la réouverture de la partie neutralisée, en .., constituent un élément de maillage du réseau TGV français et TGV Lyria entre Genève, Evian et Paris.
Histoire de la ligne Des débuts à l'arrêt de l'exploitation thumb|Ligne ferroviaire en direction de Bellegarde-sur-Valserine à la sortie du souterrain du boulevard de Brou à Bourg-en-Bresse.
L'histoire de la ligne du Haut-Bugey débute en 1866. La Compagnie des Dombes et des chemins de fer du Sud-Est, fondée en 1863, devient concessionnaire d'une ligne dont l'objectif est de relier les communes de Bourg-en-Bresse à celle de La Cluse par une convention signée le entre le conseil général de l'Ain et Messieurs Lazare Mangini et ses fils. Cette convention est approuvée par un décret impérial déclarant la ligne d'utilité publique le ... Ce projet, jugé « insuffisamment rentable » par les grandes compagnies est adopté grâce à une loi de 1865 permettant à des lignes jugées « d'intérêt local » d'être financées par les conseils généraux des départements et les communes concernées. Les travaux ne débutent qu'en après un report provoqué par le conflit de 1870.. La Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée (PLM), dont la compagnie des Dombes devient un concurrent non négligeable, impose l'implantation de gares communes avec son réseau existant et par conséquent la nécessité de construire une voie à écartement normal permettant la compatibilité des lignes.
Le profil difficile de la région a nécessité une construction par étapes de la ligne. L'ouverture du premier tronçon a eu lieu le , il s'agit de celui reliant Bourg-en-Bresse à Simandre-sur-Suran, long d'environ . Le de cette même année, la voie a été prolongée de pour rejoindre Bolozon. Cette portion a la particularité de contenir deux grands ouvrages d'art que sont le tunnel de Racouse, long de , et surtout le viaduc de Cize-Bolozon. long de qui traverse la rivière d'Ain dont le coût fut de de l'époqueLa somme de équivaut à sans tenir compte de l'inflation. Ce pont à arches a la particularité de permettre le passage des trains au niveau supérieur, et celui des voitures en dessous. Par la suite, trois nouveaux tunnels ont permis de relier Bolozon à La Cluse, dont celui de Mornay, le plus long de la ligne avec . La ligne de Bourg-en-Bresse à La Cluse a été ouverte le par la Compagnie des Dombes et des Chemins de Fer du Sud-Est.
La section de la Cluse à Bellegarde est concédée à cette même compagnie par une convention signée le entre le ministre des Travaux publics et la compagnie. Cette convention est approuvée par une loi le qui déclare la ligne d'utilité publique à titre d'intérêt général.. Cette même loi reclasse la section entre Bourg et la Cluse dans le réseau d'intérêt général.
thumb|left|En gare de Brion, à gauche la ligne de Bellegarde et à droite la ligne d'Oyonnax
À partir de 1878, le plan Freycinet prévoit que les lignes jugées d'intérêt local à écartement normal soit reclassées dans le réseau général en vue d'un rachat par l'État. L'objectif annoncé est d'y permettre l'exploitation par les grandes compagnies. M. Mangini, directeur et fondateur de la Compagnie des Dombes et des Chemins de Fer du Sud-Est, signe un contrat d'accord en . Celui-ci inclut la construction de la fin du tracé, classé d'intérêt général jusqu'à Bellegarde-sur-Valserine. La liaison et par conséquent la totalité de la ligne sont ouvertes le . Le , la Compagnie des Dombes et des Chemins de Fer du Sud-Est signe un traité de rachat avec la Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée. Cette convention est approuvée par une loi le qui reclasse la ligne de Chalon-sur-Saône à Bourg-en-Bresse dans le réseau d'intérêt général.. Le rachat est effectif au et provoque la dissolution de la Compagnie des Dombes et des Chemins de Fer du Sud-Est le . En 1886, la ligne d'Andelot-en-Montagne à La Cluse la relie à l'artère Dijon - Lausanne.
thumb|Ligne en direction de Bourg-en-Bresse
Les années d'exploitation de la ligne ont été le théâtre de quelques incidents. Le , le bâtiment voyageurs de Bellegarde disparaît dans un incendie, il est reconstruit entre 1906 et 1913. Quelques années plus tard, le , un éboulement à hauteur de la commune des Neyrolles neutralise complètement la voie. Une déviation provisoire fut mise en place le , suivie par la construction d'un nouveau tracé dévié et d'une nouvelle gare, construite en 1932. La Seconde Guerre mondiale n'a pas épargné la ligne. La région du Haut-Bugey étant le lieu d'une forte implantation de maquisards, cette ligne était un enjeu stratégique. Plusieurs ponts ont été détruits en 1944. Le pont sur le Suran a été le premier le , suivi par le viaduc de Cize-Bolozon le 12 et le pont sur la Reyssouze le . C'est seulement à partir du , date de réouverture du viaduc de Cize-Bolozon, que les trains peuvent à nouveau parcourir la ligne de bout en bout.
Après la fermeture au trafic de la ligne entre La Cluse et Bellegarde en 1990 la gare de La Cluse se retrouve en cul-de-sac, obligeant les trains de Lyon et Bourg-en-Bresse vers Oyonnax et Saint-Claude à effectuer un rebroussement. Pour remédier à cet inconvénient, un raccordement direct est mis en service en 1996 ; la gare de La Cluse n'est plus desservie et, pour la remplacer, la gare de Brion - Montréal-la-Cluse est créée. Un dernier incident a eu lieu avant la restructuration de la ligne. Le un autorail a été victime d'un incendie dans le tunnel de MornayIncendie dans le tunnel de Mornay (page 5), sur le site Inventaire des tunnels ferroviaires de France|.. Le feu a pris à environ de la sortie du tunnel, côté Bolozon. À l'époque, cet accès étant très difficile, quatre-vingts pompiers ont été appelés pour éteindre le sinistre. La rame a été évacuée le lendemain et la voie nettoyée.
Juste avant la mise en œuvre du « projet du Haut-Bugey », la ligne n'était desservie que par des TER Rhône-Alpes vers Oyonnax et Saint-Claude sur la section Bourg-en-Bresse - Brion-Montréal-La Cluse. À partir de , plus aucun train ne circule sur la ligne et ceci pendant toute la durée de sa restructuration.
Restructuration de la ligne Une alternative à une LGV très coûteuse
Dans les années 1990, des études de tracés pour la liaison Paris - Genève ont eu lieu dans le but de réduire le temps de parcours entre les deux villes. Des études de faisabilité pour la construction d'une nouvelle LGV, traversant notamment Mâcon et Ambérieu-en-Bugey avaient été financées par certains cantons suisses et les départements de l'Ain et de la Haute- Savoie.. Or le coût élevé estimé de réalisation a obligé les parties à se tourner vers d'autres projets dont la réalisation était moins coûteuse.. En comparaison, il a été estimé le coût de la minute gagnée pour chacun des projets . : La LGV Mâcon - Genève aurait eu un coût de La somme de équivaut à sans tenir compte de l'inflation par minute gagnée, et le projet du Haut-Bugey La somme de équivaut à sans tenir compte de l'inflation par minute gagnée, soit un rapport supérieur à deux. Le « projet du Haut-Bugey » a donc été choisi par l'intérêt de pouvoir réduire de . le tracé entre Paris et Genève, dans le but de réduire le temps de trajet qui a été estimé à .. De plus, ce projet permet également d'alléger la liaison Bourg-en-Bresse - Ambérieu - Culoz utilisée par le fret.
Les travaux thumb|Travaux au passage à niveau . Les travaux ont débuté en février 2007 avec une mise en service, initialement prévue pour , mais qui a été reportée à la fin de l'année 2010 à cause du retard pris par le chantier, notamment les problèmes d'attribution de marchés à Bellegarde.. Il ne s'agit pas d'une ligne à grande vitesse mais d'une ligne classique en jonction entre la LGV Sud-Est et la Ligne Lyon - Genève. En effet, le relief escarpé, avec des courbes de faibles rayons (jusqu'à ) ne permet pas aux trains de circuler à très grande vitesse. Les trains ne peuvent pas circuler à plus de ..
Le financement des ( sans la création du pôle d'échanges de Bellegarde) est réparti entreRail Passion (novembre 2006), . : la France, par l'intermédiaire de l'AFITF la Suisse, pour RFF pour la SNCF pour des collectivités territoriales françaises pour répartis entre : la région Rhône-Alpes (6,93 M€) le département de l'Ain (5,26 M€) le département de la Haute-Savoie (4,30 M€) la commune de Bellegarde (0,96 M€)
Ces travaux sont l'occasion d'une réhabilitation complète de la voie existante. La plupart des ouvrages d'art ont été consolidés, les zones sensibles à flanc de montagne protégées par des filets de protection. Le sol de certains tunnels a été abaissé pour permettre l'installation des caténaires et certains passages à niveau ont été supprimés avec la construction de ponts ou de tunnels, mais également par regroupement. L'électrification est faite en 25 kV au moyen de plusieurs postes d'alimentation situés le long de la ligne. Un autre point sensible était la préservation de l'environnement naturel comme les sites remarquables des lacs de Nantua et de Sylans notamment, mais également un effort d'intégration dans les agglomérations avec la construction de murs anti-bruit.
Description de la ligne Le tracé upright=2.3|vignette|Carte de la ligne.