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[[File:Stazione Mandas.jpg|thumb|left|Lo scalo di Mandas, capolinea meridionale della ferrovia, la quale si dirama dalla Cagliari-Isili alcuni km a nord di questa stazione]]

La linea ha origine dalla [[stazione di Mandas]], uno degli scali principali posti sul tracciato della [[ferrovia Cagliari-Isili]], dotata anche di impianti di rimessaggio rotabili nonché capolinea per i convogli delle linee del Trenino Verde della sede ferroviaria cagliaritana dell'ARST<ref name="tvcat">{{cita|Il Trenino Verde della Sardegna|pp. 14-16}}</ref>. Tuttavia l'inizio vero e proprio della ferrovia è ubicato a poco più di un chilometro a nord della stazione<ref name="Ogliarialt" /> lungo la [[strada statale 128 Centrale Sarda|SS 128]]: in quest'area è infatti posto il bivio in cui la linea per Arbatax si lascia ad ovest quella per [[Isili]]<ref name="tvcat" />, proseguendo poi in direzione di [[Orroli]] con un tracciato dalla ascesa modesta<ref name="Ogliarialt" /> ma comunque tortuoso<ref name="altaradesc">{{cita|Altara|pp. 197-206}}</ref>. Dalla [[stazione di Orroli|locale stazione]], distante quasi venti chilometri dal capolinea di Mandas<ref name="Ogliarialt" />, si raggiunge [[stazione di Nurri|quella di Nurri]] (preceduta dalla dismessa [[stazione di Strintaxolu|fermata di Strintaxolu]]), laddove la ferrovia inizia una discesa<ref name="Ogliarialt" /> lungo il vallone di Garullo<ref name="altaradesc" /> caratterizzata dalla presenza di varie opere d'arte (tra cui un viadotto a cinque luci sul rio Stupara<ref name="altaradesc" />), terminando nella isolata [[stazione di Villanova Tulo]], posta ad alcuni chilometri di distanza dall'[[Villanova Tulo|omonimo abitato]] nei pressi del lago basso del Flumendosa.

Da Villanova Tulo la ferrovia riprende a salire di quota<ref name="Ogliarialt" /> costeggiando il lago, in corrispondenza del quale è posta l'unica variante realizzata al percorso della ferrovia: i treni dal 1960<ref name="altaradesc" /> transitano su un ponte promiscuo stradale/ferroviario in cemento<ref name="altaradesc" /> realizzato negli stessi anni in cui fu creato l'invaso artificale; precedentemente il percorso ferroviario valicava la gola poco più a nord con un viadotto a sei luci in muratura con travata metallica<ref name="altaradesc" />, poi sommerso dal lago dopo la dismissione. Il tracciato raggiunge in quest'area la casa cantoniera numero 73 detta "Palarana"<ref name="tvcat" />, posta tra due gallerie e in passato luogo di lavoro a cui venivano destinati i cantonieri indisciplinati<ref name="tvcat" />, per poi risalire verso nord e raggiungere la [[stazione di Betilli|fermata di Betilli]], nell'omonima foresta, e la [[stazione di Esterzili]].

La ferrovia prosegue verso nord-est nella [[Barbagia di Seulo]] lungo l'altipiano di Pranu Murdegu giungendo a [[Sadali]] e da qui, dopo aver lambito l'area della ex miniera di [[antracite]] di San Sebastiano<ref name="tvcat" /> (per cui era operativa una piattaforma di carico sui treni) si superano gli 800 {{m s.l.m.}}<ref name="Ogliarialt" /> arrivando nella [[stazione di Seui]], uno degli scali principali della linea<ref name="tvcat" /> ed abituale punto di incrocio dei treni<ref name="altaradesc" />. Il tracciato da qui continuaprosegue verso est scendendo di quota<ref name="Ogliarialt" />: si è nelle vicinanze del [[Gennargentu]] e aumenta la presenza di ponti, gallerie (tra cui quella di Arcuerì, la maggiore della linea con i suoi 511 m di lunghezza<ref name="tvcat" />) e curve. Gli impianti successivi sono tutti in posizione isolata ai piedi della montagna, si tratta nell'ordine delle fermate di [[stazione di Anulù|Anulù]] e di quelle di San Girolamo e Niala, queste ultime attivate dopo la destinazione a linea turistica della ferrovia nei pressi del viadotto sul rio San Girolamo, una delle opere d'arte più rilevanti di tutta la Mandas-Arbatax<ref name="tvcat" /><ref name="altaradesc" /> con i suoi quattro archi a tutto sesto<ref name="altaradesc" /> sorreggenti una travata metallica di cinquanta metri di lunghezza<ref name="altaradesc" /><ref name="tvcat" />. La discesa (con punte del 29‰ di dislivello<ref name="Ogliarialt" />) lungo la valle di San Sebastiano<ref name="altaradesc" /> termina nella [[stazione di Ussassai]], uno dei non pochi impianti della linea posto a notevole distanza dal relativo centro abitato; da qui con un'ascesa altrettanto ripida<ref name="Ogliarialt" /> viene raggiunta Gairo la cui [[stazione di Gairo|stazione]], situata nella frazione di Gairo Taquisara, sino al [[1956]] fu capolinea della dismessa diramazione per Jerzu<ref name="tvcat" /><ref name="altaradesc" />.

[[File:Lanusei (Statione).jpg|thumb|left|Interno della stazione di Lanusei]]

Nella porzione di tracciato verso lo scalo di [[stazione di Villagrande|Villagrande]] viene raggiunta la quota più alta della ferrovia (870 {{m s.l.m.}}<ref name="altaradesc" />), che dalla successiva [[stazione di Arzana]] inizia una costante discesa lunga oltre 45 km<ref name="Ogliarialt" /> verso il mare dell'[[Ogliastra]]. Dopo l'impianto arzanese viene affrontata la galleria elicoidale di Pitzu 'e Cuccu<ref name="tvcat" />, una delle due di questo tipo presenti in Sardegna, e si raggiunge [[Lanusei]], uno dei centri più importanti dell'area. Oltre alla [[stazione di Lanusei|locale stazione]] (dotata di rimessa rotabili) era in passato attiva nel comune una [[stazione di Corosa|fermata nel quartiere di Corosa]], dopo la quale i binari lasciano il centro ogliastrino giungendo nella vicina [[Elini]] e da qui, sempre in tortuosa discesa, verso la [[stazione di Sella Elecci]], a poco più di 200 metri di quota<ref name="Ogliarialt" />.

[[File:Sardinien arbatax hafen.jpg|thumb|left|La stazione di Arbatax, posta nel locale porto]]

Da questo impianto viene raggiunta la città di [[Tortolì]], il comune più popoloso raggiunto dalla ferrovia<ref name="tvcat" /> che prima raggiunge l'abitato principale con la sua [[stazione di Tortolì|stazione]] ed in seguito la frazione marittima di [[Arbatax]], dotata in passato di una [[stazione di Cartiera|fermata in coincidenza della locale ex cartiera]] che precedeva il [[stazione di Arbatax|capolinea]], realizzato nel porto commerciale in luogo della [[stazione di Arbatax (1893)|originaria stazione terminale]] posta ai piedi della torre di San Miguel.

== Traffico ==