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  19世紀中葉,巴黎向周邊輻射的鐵路網經過數年修建已初具規模。不過當時這些鐵路網在巴黎市內終止於七大相互獨立的火車站,路網和火車站之間沒有鐵路連線,且市內道路尚不完善,給乘客和貨商帶來了不便。另外自1841年起,巴黎市政府修築城牆以保護巴黎,城內的軍需補給需要一條物資供應線。  運營各大鐵路網的運營商對修建這樣一條連線各路網的聯絡環狀線持保留態度,不過巴黎市政府卻樂意修建這樣一條環狀線,因為這同時還可以為城內的失業者提供一份工作。於是,法國政府決議修建這條環狀線,命名為“Ceinture”,並撥款400萬法郎作為修建費用。各大鐵路公司額外提供100萬法郎,並且還要成立運輸聯合會以共同運營這條環狀線。1861年6月14日政府向公眾釋出了線路資訊,環城鐵路將在原來基礎上延長到巴黎左岸,並額外花費2200萬法郎。  這條長32公里的環城鐵路沿元帥大道前行,有的路段建在高架橋上,有的路段建在壕溝中,個別路段途徑隧道。將為城內的客流物資週轉,以及軍事補給提供便利。  1852年12月11日,小環線鐵路的第一段——北站路網-巴蒂尼奧勒(Batignolles)完工。1854年3月25日,線路向東延長至貝西(Bercy)。同年5月2日,線路向西延長至奧特伊(Auteuil)。1867年2月25日,小環線鐵路左岸路段完工,接著線路又新增一條小分支前往戰神廣場(Champs de Mars)。1869年3月25日,小環線鐵路全部路段建成。而在巴黎右岸,小環線鐵路一開始就被建在馬路的同一水平面上。後來為迎接1889年世界博覽會,原有的平交道被移除,同時,東部車站月臺平面被升高5米,特別是在文森庭院(Cours de Vincennes)一帶,而北部月臺平面則被降低了6-7米。  環城鐵路通車伊始即頗有效益。1855年,環城鐵路右岸部分就運送了78萬噸貨物,其中2萬噸為巴黎當地物資轉運,其餘則為外地物資。1862年7月14日,小環線鐵路迎來了第一批乘客,往返巴蒂尼奧勒-克利希(Clichy)和拉佩(Rapée)-貝西之間,之後全線逐步開放客運服務;普法戰爭期間的1870年7月16日至1871年3月17日就有80萬人乘坐。不過這場戰爭也暴露出該環城鐵路運能不足的問題。另一條環城鐵路——巴黎大環線鐵路於1877年執行,並逐漸分流了巴黎小環線鐵路貨運列車,有效地緩解了其負載飽和。1878年, 線路的年客流量達到500萬,1900年,達到3900萬。

  1900年之後,隨著巴黎地鐵各條線路的先後開通,小環線鐵路的客流量逐漸下降。運輸聯合會幾次試著要把這條鐵路轉交給地鐵運營商(CMP),但都沒有結果。最終,聯合會陷入巨大的財政危機而難以為繼,而客流量仍然沒有起色,即使1931年的時期的服務優化增值也無濟於事。  1931年6月7日巴黎市政府收到一份關於小環線鐵路的報告,這份報告的作者喬治·普拉德(Georges Prade)明確指出1890年代線路客流達到高峰時,其客流量也未曾高過巴黎市內交通客流量的10%,而1930年更是隻有1%。據此,他在報告中表示小環線鐵路可不再對乘客開放。隨後,巴黎市政府通過決議,決定停止小環線鐵路的客運服務。1934年4月1日起,小環線鐵路客運服務正式停止。

  1934年7月22日,政府批准運輸聯合會不再開放客運服務。而之前的7月16日,已為之開通了公交車服務進行替代,包含3條公交線路:PC1,PC2和PC3。這三條公交線路一直執行至今。  小環線鐵路西段的和奧特伊之間又叫做“奧特伊線”(Ligne d'Auteuil),路線相對獨立,在1934年小環線鐵路停止客運服務之後仍然繼續運送乘客,並已於1920年代進行了電氣化改造,配備了供電軌道。這條路線又接著運作了51年, 直至1985年關閉進行施工,以應對RER C線計劃中的西北支線。1988年9月25日,經過施工改造的奧特伊線中段被整合進RER C線的西北分支重新投入使用。而北段沒有整合進C線而是獨立出來,以穿梭式小火車運營至1996年7月,之後改用公交車。南段鐵軌則於1993年夏被拆除。  連線巴黎十五區和巴黎十六區的為小環線鐵路的一部分,後於1962年被拆毀,並重新建起了一座單層公路橋,即。  1934年後小環線鐵路上仍然有貨運列車來往,如南部的雪鐵龍工廠(1976年終止)和沃吉拉屠宰場(Abattoirs de Vaugirard,1979年終止);巴黎十三區奧林匹亞德商業住宅區(Olympiades)的直至1991年終止,小環線鐵路上的貨運列車到1990年代初最後停運。

  以下車站按順時針方向分佈於小環線鐵路上:  除此之外,還有戈布蘭貨場,冰庫-讓蒂伊(Glacière-Gentilly,1990年代曾作為巴黎地鐵14號線的試車場),格勒奈爾貨場(Grenelle-Marchandises,已被法國電視臺總部大樓和歐洲-喬治·蓬皮杜醫院代替)等支線站、貨站、編組站等次要車站。

  現在的環城鐵路實際上為23公里長的廢棄鐵路,呈半東環狀,因為其西部路段一部分被整合進RER,一部分鐵軌已經被拆毀。幾年前在巴黎十三區對法蘭西街(Avenue de France)的施工將線路東南部切斷;而巴黎路面電車2號線南延段的相關施工也曾將維克多大道(Boulevard Victor)連線線切斷,至2007年年初才修復;在東北部,克里木路(Rue de Crimée)和馬南路(Rue Manin)十字路口的環城鐵道內線也被切斷,為的是騰出空間安裝道路支撐柱。  雖然環城鐵路已廢棄並且多處切斷,但有少許土木工程卻得到保留和改善。比如2006年中,佛蘭德街上方的鐵橋得到拓寬;2007年,法國國家鐵路公司(SNCF)還對環城鐵路北段和東段的支撐柱進行了研究,以得出環城鐵路的硬體現狀。  1942年3月22日製定的相關法律第五條(1969年6月10日經修改)嚴格禁止民眾進入環城鐵路路軌上。環城鐵路的大部分路段都用鐵柵欄或圍牆隔開,但這並不能阻止一些散步愛好者,他們經常潛入到鐵路上。不過,環城鐵路西段,即鐵軌被拆除的那一部分卻對公眾開放。  另外,儘管環城鐵路的一部分已被生活垃圾所汙染,但它被普遍認為是生物多樣性的一個保護區。廢棄的站臺由於行人難以接近,而長滿了各種植物和樹木,在旺沃門(Porte de Vanves)附近的一個隧道里,生活著1500種蝙蝠。  不過環城鐵路並非完全與人的活動隔離開來,在原先的磨坊車站上,克洛德-德卡昂路邊,讓-雅克·瓦蘭 (Jean-Jacques Varin)租用了路軌的一部分,用於風景畫家的活動。

  目前已經有多個重新利用小環線鐵路的方案被提出:
巴黎小環線鐵路(),是一條環繞巴黎一週的複線老鐵路線,修建在環城元帥大道的內側。其線路於1852年開始修建,1862年建成通車。如今這條小環線鐵路的大部分呈廢棄狀態,且中間有一段鐵軌已經被拆除。