La , dite ligne de Paris à Mulhouse, est une ligne de chemin de fer française à écartement standard et à double voie non électrifiée sur la plus grande partie de son parcours. Elle relie Paris à Mulhouse, via Troyes, Chaumont, Vesoul, Lure et Belfort.
Ouverte par étapes de 1856 à 1858 par la Compagnie des chemins de fer de l'Est, elle était régulièrement parcourue par les Trans-Europ-Express (TEE) reliant Paris à la Suisse, jusqu'à l'ouverture de la LGV Est européenne en 2007 puis de la branche Est de la LGV Rhin-Rhône en 2011, qui lui ont fait perdre l'essentiel de son trafic de grandes lignes. Elle assure en 2012 essentiellement un trafic à vocation régionale, ainsi que de banlieue en Île-de-France (Transilien Paris-Est).
Elle constitue la Fascicule Gares et lignes du nord édité par le COPEF (Cercle Ouest Parisien d'Études Ferroviaires) en 1985. du réseau ferré national.
À l'époque de la Compagnie des chemins de fer de l'Est, elle était numérotée . Dans l'ancienne nomenclature de la région Est de la SNCF, elle était numérotée et désignée en tant que « Ligne Paris – Bâle » SNCF Région de l'Est - Carnet de profils et schémas - 1962, voir notamment planches 36 à 45, pages 26 à 30 du PDF..
Depuis le , la région Grand Est est l'autorité organisatrice de transports pour le service Paris – Troyes – Belfort (trains de nouveau prolongés jusqu'à Mulhouse), selon un protocole conclu entre l'État, les régions Grand Est, Bourgogne-Franche-Comté et l'établissement public Île-de-France Mobilités ; ce document est une archive..
Historique Par le décret du , la Compagnie du chemin de fer de Paris à Strasbourg se voit concéder une ligne de Paris à Mulhouse avec son embranchement vers Coulommiers, ainsi que deux autres lignes, de Nancy à Gray par Épinal, et de Paris à Saint-Maur via Vincennes.. Cet ensemble est à réaliser par la Compagnie, à ses risques et périls, et ce, sans les subventions et garantie d'intérêt accordées avec les concessions de 1852.
Sur les neuf premiers kilomètres, la ligne ne fait qu'emprunter la ligne de Paris-Est à Strasbourg-Ville. À partir de Noisy-le-Sec, le tracé est établi par Nogent-sur-Seine, Troyes, Chaumont, Langres, Vesoul et Belfort. Sur , il emprunte, de Flamboin-Gouaix à Troyes, la ligne de Montereau à Troyes, déjà construite en 1848, et que la Compagnie est autorisée à racheter, mais avec obligation de rembourser le prêt de trois millions de francs consenti par le Trésor à la Compagnie du chemin de fer de Montereau à Troyes. Le tracé est commun sur de Chaumont à Langres avec la ligne de Blesme à Gray, restant à construire, également acquise par la Compagnie, qui renonce à la garantie d'intérêt résultant du décret de concession de François et Maguy Palau, Le rail en France - Tome I, 1852 - 1857, 153.
Le , la Compagnie du chemin de fer de Paris à Strasbourg devient la Compagnie des chemins de fer de l'Est ; son capital social est porté de 125 à 250 millions de francs. À cette occasion, la longueur exacte de la ligne est dévoilée : elle relie Paris à Mulhouse par un tracé de , au lieu de 630 par Strasbourg. Il faut en construire 381 kilomètres, pour un montant officiellement estimé en 1852 à de francs, soit du kilomètre. La ligne se débranche de la ligne de Paris-Est à Strasbourg-Ville après la gare de Noisy-le-Sec, à neuf kilomètres de la capitale. Elle rejoint la ligne de Strasbourg-Ville à Saint-Louis au niveau de Mulhouse. Les travaux, qui nécessitent quatorze millions de mètres cubes de terrassements, sont confiés à l'entreprise de MM. Parent et Shaken, le tracé étant réparti en quatre sections : de Noisy-le-Sec au chemin de fer de Montereau à Troyes, de Troyes à Chaumont, de Langres à Vesoul, et de Vesoul à Mulhouse.
La ligne est ouverte par étapes de 1856 à 1858.
De Paris-Est à Noisy-le-Sec Le premier tronçon, abritant également les relations de Bondy vers Strasbourg, a subi, lors de la « Eole », un profond remaniement, afin de séparer ces deux courants de circulation dans le sens impair, courants affectés d'un cisaillement gênant entre les trains à destination de Villiers-sur-Marne et ceux au-delà de Chelles au niveau de la bifurcation Noisy-le-Sec. De même, il y a eu anticipation au doublement du souterrain de La Villette, par abaissement du radier ainsi que du désaxement de l'ancienne voie, afin d'éviter toute fausse manœuvre, en l'occurrence un profond et coûteux remaniement des voies, côté trémies du RER E, à l’horizon TGV Est.
De Noisy-le-Sec à Nogent-sur-Marne Le premier tronçon propre à la ligne n'est long que de six kilomètres. Il a son origine en gare de Noisy-le-Sec à 9 km de Paris où il se détache de la ligne de Paris-Est à Strasbourg-VilleDu point de vue de l'infrastructure, cette ligne se nomme officiellement depuis les années 1950, bien que sa dénomination ne corresponde à aucune réalité historique. Le tronçon de Paris-Est à Noisy-le-Sec, réalisé dans le cadre de la ligne de Paris à Strasbourg en 1849, a alors été officiellement intégré à la ligne de Paris-Est à Mulhouse-Ville., suit le vallon de Rosny et atteint Nogent sur le coteau dominant la rive droite de la Marne. La station terminus provisoire se situe au sud du village, à proximité du futur viaduc jeté sur la vallée. Le tronçon est inauguré le : huit allers-retours relient Paris à Nogent les jours ouvrables, quinze les dimanches et jours fériés, avec l'importante fréquentation des Parisiens flânant dans la vallée de la Marne. Les trains desservent Pantin, Noisy-le-Sec et Rosny-sous-Bois.
De Nogent-sur-Marne à Nangis thumb|Viaduc ferroviaire de Nogent-sur-Marne, vu depuis le quai du Viaduc à Champigny-sur-Marne. Entre Nogent-sur-Marne et Nangis (53 kilomètres), la ligne se situe pour l'essentiel sur le plateau de la Brie, calcaire et meulièrisée en surface, et comprend de longues sections rectilignes à travers bois et champs. Elle ne nécessite aucun ouvrage d'importance ; seuls quelques ponceaux sont réalisés pour le franchissement de rus, ainsi que de nombreux passages à niveau. Toutefois, le franchissement de la vallée de la Marne à Nogent impose la réalisation d'un ouvrage remarquable, un ensemble pont-viaduc de près de mille mètres de développement, possédant quatre arches en plein cintre de cinquante mètres de diamètre, de vingt-cinq mètres de hauteur, supportées par des piles de sept mètres de largeur. Celles-ci forment un pont sur les deux bras de la Marne et l'Île des Loups. Le viaduc proprement dit est constitué de vingt-cinq arches de quinze mètres d'ouverture et de vingt mètres de hauteur. Il se prolonge par un viaduc identique de cinq arches sur la rive gauche.
La ligne atteint Nangis le : les neuf gares intermédiaires restent, pour certaines, inachevées. Dès , la ligne atteint ChaumontFrançois et Maguy Palau, Le rail en France - Tome I, 1852 - 1857, 166.
De Nangis à Chaumont Le , la ligne atteint la bifurcation de Flamboin, sur la ligne de Montereau à Troyes ouverte en 1848, et achève la traversée du plateau de la Brie. Elle descend vers la vallée de la Seine par le vallon de Saint-Loup. Des glissements de terrain, dus à un sol argileux à flanc de coteau, empêchent le maintien de tranchées ouvertes, et imposent la réalisation du tunnel des Bouchots de de long. Ce tunnel, détruit en 2019., débouche sur la vallée de la Voulzie, que la ligne franchit par un viaduc de de long et de de haut. Formé de de d'ouverture, il est fondé en pleine tourbe sur pilotis.
La ligne de Montereau à Troyes, réutilisée sur soixante-et-onze kilomètres, est modernisée ; elle est mise à double voie, et ses stations sont également agrandies pour faire face à l'augmentation du trafic. Au sud, l'ancienne gare en impasse de Troyes est abandonnée : un nouvel itinéraire est réalisé, permettant de créer un tronc commun sur quatre kilomètres environ avec l'embranchement prévu vers Bar-sur-Seine, concédé à la Compagnie de l'Est le François et Maguy Palau, Le rail en France - Tome I, 1852 - 1857, 172.
Après 1871 Consécutivement au rattachement de l'Alsace-Lorraine à l'Empire allemand, la gare de Montreux-Vieux est agrandie et devient une gare frontière. Une nouvelle gare est construite côté français à Petit-Croix. La section de Montreux-Vieux à Mulhouse est gérée par la Direction générale impériale des chemins de fer d'Alsace-Lorraine et les trains y circulent à droite selon la norme allemande.
Lorsque l'Alsace et la Moselle redeviennent françaises au lendemain de la Première Guerre mondiale, un saut-de-mouton est construit à Illfurth pour permettre le changement de sens de circulation des trains. Il est détruit vers 1970, le changement de sens s'effectuant désormais en gare de Mulhouse.
Dans le cadre d'un ajustement des limites entre les réseaux de la Compagnie des chemins de fer de l'Est et de l'Administration des chemins de fer d'Alsace et de Lorraine, par une convention signée le entre le ministre des Travaux publics et les compagnies, l'État attribue à l'Administration des chemins de fer d'Alsace et de Lorraine la concession de la section de ligne entre l'ancienne frontière et Belfort. Cette convention est approuvée par une loi le ..
L'arrivée du Trans-Europ-Express Lancé le sur la ligne entre Paris-Est et Zurich (via Troyes, Mulhouse et Bâle), le TEE L'Arbalète fait partie des premières lignes Trans-Europ-Express de la SNCF. Les matériels engagés étaient des RGP1 (X 2700 + X 2770) de la SNCF, puis une rame diesel néerlando-suisse (CFF/NS) en 1964, et enfin la locomotive CC 72000 tractant des voitures Mistral 69 .
À l'époque des RGP, la rame était composée en tête d'une RGP1 TEE rouge Paris-Bâle à laquelle était accouplée une RGP1 verte en queue, celle-ci étant limitée au parcours Paris-Mulhouse.
Ce TEE a effectué son dernier voyage entre Paris-Est et Zurich le .
Intercités puis TER Après l'arrêt de la liaison jusqu'à Zurich, les TEE sont remplacés par des (finalement appelés Intercités) Paris – Troyes – Belfort – Mulhouse (Bâle jusqu'en 2007), tractés par des locomotives . Ces locomotives deviendront des par re-motorisation (pour respecter de nouvelles normes environnementales).
Le , un train Intercités reliant Belfort à la gare de l'Est percute un convoi exceptionnel bloqué sur le passage à niveau situé juste avant la gare de Nangis, en Seine-et-Marne, et déraille dans la gare, montant partiellement sur le quai. L'accident fait trois blessés graves..
Courant 2017, des rames () circulent avec les dernières sur la ligne, puis ces dernières sont totalement retirées du service en août de la même année ; cette page est une archive..
Depuis le , ces Intercités ont été repris par la région . ; ils sont devenus des TER le de la même année..
Description Principaux ouvrages vignette|Le viaduc de Chaumont. La ligne comporte plusieurs ouvrages d'art d'importance : huit viaducs, quatorze grands ponts, sept tunnels totalisant près de cinq kilomètres. Le viaduc de Chaumont, remarquable viaduc en maçonnerie à trois niveaux d'arches, situé à l'ouest de la gare de Chaumont permet de franchir la vallée de la Suize. Il date de 1856.
Équipement et électrification La ligne a été partiellement électrifiée en – : de Paris-Est à Noisy-le-Sec, le ; de Noisy-le-Sec à Gretz-Armainvilliers, dans la banlieue parisienne, le ; de Gretz-Armainvilliers à Nogent-sur-Seine, le ; de Culmont - Chalindrey à la bifurcation de Chaudenay, le ; de Belfort à Mulhouse-Ville, le .
Des projets d'électrification sont indiqués à la section « L'impact du TGV Est », ci-après.
Vitesses limites Les vitesses limites de la ligne en 2012 pour les AGC, en sens impair, sont indiquées dans le tableau ci-dessous ; toutefois, les trains de certaines catégories, comme les automotrices de banlieue en région parisienne ou les trains de marchandises, sont soumis à des vitesses limites plus faibles.