La gestione dell'infrastruttura ferroviaria è di competenza delle Slovenske železnice (Ferrovie slovene, SZ) per quanto riguarda la sezione in territorio sloveno e di Rete Ferroviaria Italiana (RFI) per quella italiana.
La costruzione della Transalpina fu approvata per legge il 6 giugno 1901 e i lavori furono avviati nelle settimane seguenti. La linea Jesenice-Trieste fu inaugurata alla presenza dell'erede al trono austroungarico Arciduca Francesco Ferdinando il 19 luglio 1906[1].
Durante il primo conflitto mondiale la linea subì gravi danni a causa della vicinanza del fronte, in particolare nella zona di Gorizia.
Come conseguenza dei trattati di trattato di Saint Germain (1919) e di Rapallo (1920), la linea fu divisa fra l'Italia e la Jugoslavia e il confine fu stabilito presso la galleria di Piedicolle. L'evento penalizzò la linea che in breve tempo perse importanza e vide declinare il traffico.
In seguito alla dichiarazione di indipendenza della Slovenia (1991), la sezione jugoslava della linea è passata interamente al nuovo Stato.
Nell'aprile 2014, il tratto italiano, compreso fra le stazioni di Trieste Campo Marzio e Villa Opicina, fu dichiarato inagibile a causa di alcuni cedimenti nelle gallerie[2]. Il 25 giugno dello stesso anno, la presidente del porto di Trieste inviò a RFI una lettera in cui chiese il ripristino della linea, utile in caso di emergenza e a rispetto degli accordi firmati dall'Italia nel tenere sempre uno sbocco via ferro verso l'Europa[3].
Dopo anni di lavori, il 1º marzo 2020 la linea fu riattivata[4].
La galleria di Piedicolle, lunga 6.339 m, venne realizzata a doppio binario, ma fu danneggiata alla fine del secondo conflitto mondiale. Fu ripristinata con lunghezza leggermente inferiore (6.327 m) e a semplice binario pur mantenendo la sagoma per il doppio[7][8]: nel lato nord, lungo la traccia del secondo binario, è stato ricavato un canale per il drenaggio delle acque che allagano il tunnel in occasione del disgelo o di forti precipitazioni. L'afflusso dell'acqua può essere così elevato da coprire completamente il binario, bloccando anche la circolazione.
Con l'unificazione del valico di frontiera, effettuato negli anni sessanta dalle Ferrovie dello Stato, la stazione di Villa Opicina è raggiunta anche dai nuovi binari della ferrovia Meridionale, che precedentemente transitavano per Opicina Campagna. Da allora un nuovo itinerario è disponibile, sfruttando i nuovi binari e la variante interna al proprio territorio che, dal 1948, le ferrovie Jugoslave avevano costruito da Sesana (Sežana) a Duttogliano (Dutovlje), evitando la stazione di Monrupino. Il tracciato originario (via Monrupino) è ancora attivo ma impiegato solo in rare occasioni.
Da San Daniele del Carso, la linea ridiscende in forte pendenza al 27 per mille la Valle del Vipacco (Vipavska dolina), raggiungendo la stazione di Nova Gorica dotata fin dall'origine di uno scalo merci e un deposito locomotive. Successivamente la linea risale l'Isonzo (Soča), superandolo mediante il ponte di Salcano (Solkanski most) ed incominciando una lieve ascesa, raggiungendo una pendenza massima del 9 per mille, in direzione Tolmino (Tolmin) e Santa Lucia (Most na Soči). Si addentra successivamente nella valle della Baccia (Baška grapa), con un percorso in forte ascesa con pendenze del 25 - 26 per mille, fino a incontrare la galleria di Piedicolle (Podbrdo) - denominata Wochein, in tedesco, e Bohinj, in sloveno - con la quale viene valicato lo spartiacque alpino.
^La presenza del doppio binario nella galleria di Piedicolle prima della seconda guerra mondiale è documentata su una cartina FS allegata all'articolo di Guido CorbelliniLa scelta del sistema di trazione elettrica nella ricostruzione delle F.S., pubblicato sul numero 7-8/1947 di Ingegneria Ferroviaria.
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