La breve ferrovia nacque in seguito alla soppressione, dal 1º novembre 1937, della tranvia San Bonifacio-Lonigo-Cologna Veneta[1] e della sua diramazione di collegamento con la stazione ferroviaria.
L'immissione in servizio delle automotrici ad accumulatori aveva consentito di istituire a Lonigo un vero e proprio servizio tranviario urbano sulla tratta Lonigo Stazione-Lonigo Tram (già Lonigo San Giovanni-Piazza Cavalli-Ippodromo[1].
All'indomani della sua soppressione, avvenuta il 1º novembre 1937, e dell'istituzione dell'autoservizio gestito dall'impresa Guido Mizzon[1], il comune di Lonigo riscattò il tratto di sua pertinenza col preciso intento di riattivarne l'esercizio. A causa dello scoppio della guerra questo poté avvenire soltanto nel 1949 a cura delle Ferrovie dello Stato[2] con la costituzione della ferrovia sul tratto Lonigo Stazione - Zona industriale (4,1 km), cui si aggiunse l'anno successivo[3] il breve prolungamento Zona Industriale-Lonigo Città, di 0,8 km[1].
In breve tempo la linea vide incrementare il traffico viaggiatori e nel 1955 veniva svolta anche una corsa di andata e ritorno per Vicenza. Nel 1959 la fermata di Lonigo Zona Industriale venne sostituita da quella di Lonigo Madonna, dal nome del sobborgo servito[4]. Il servizio era svolto all'inizio con un'unica automotrice del gruppo ALn 56 e in seguito con una ALn 772.
Nonostante vi si svolgessero fino a 15 coppie di corse giornaliere, la breve tratta venne sostituita da autoservizio[1][4] delle stesse Ferrovie dello Stato. La chiusura all'esercizio fu disposta il 1º gennaio 1965 in seguito all'autorizzazione accordata con D.M. 28 dicembre 1964, n. 4493[5].
Il percorso prevedeva la fermata di Lonigo Madonna (aggiunta successivamente) e quella terminale di Lonigo Città che aveva un solo binario, che terminava con un paraurti, e un fabbricato viaggiatori, munito di pensilina e comode sale d'aspetto[4].
La sede della ferrovia è ancora perfettamente riconoscibile per tutta l'estensione della linea ed è percorribile come strada di campagna. Il rilevato si diramava dalla radice sud-ovest della stazione di Lonigo e, dopo aver piegato decisamente verso sud-est con una curva di circa novanta gradi, si dirigeva verso il centro di Lonigo passando nei pressi delle località di Villaraspa e Madonna, dove era posta una fermata.
Il tratto Lonigo Madonna - Lonigo Città è asfaltato e percorribile come pista ciclo pedonale.
Della fermata di Lonigo Madonna sono ancora visibili il marciapiede e due lampioni. Il fabbricato viaggiatori della stazione di Lonigo Città è stato trasformato in un bar, dove sono ancora rilevabili la tettoia e la scritta indicatrice.
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