A Associação Ferroviária de Esportes (AFE) foi fundada no dia 12 de abril de 1950, amparada pela forte estrutura da Estrada de Ferro Araraquara (EFA), que desfrutava da fase áurea do sistema ferroviário brasileiro, o que deu condições para o clube montar elencos competitivos e entrar forte nas competições, além de construir um patrimônio admirável para a época. A força do time poderia ser notada já no início de seu percurso, onde brigou duas vezes pelo acesso à elite estadual com apenas cinco anos de fundação.
Seu início nos gramados, de fato, só ocorreu no ano seguinte, quando o clube se filiou à Federação Paulista de Futebol no dia 28 de março de 1951 para a disputa da Segunda Divisão. O primeiro jogo oficial ocorreu no dia 13 de maio de 1951, quando enfrentou a Mogiana, de Campinas, no Estádio Municipal de Araraquara. Na ocasião, o time grená levou a melhor pelo placar de 3 a 1. O primeiro gol da história afeana foi marcado nessa partida por Fordinho, enquanto Basso e Baltazar completaram o placar. O time visitante estufou a rede com um gol contra de Aléssio. O primeiro time da Ferroviáriam comandado pelo técnico Zezinho Silva, foi escalado com Tino, Sarvas e Aléssio (Pádua); Julião, Basso e Pimentel; Ministro (Fordinho), Milton Viana, Fordinho (Baltazar), Gonçalves e Tonhé.
A estreia do time na Segunda Divisão ocorreu no dia 3 de junho de 1951, quando empatou por 0 a 0 com o Uchôa, fora de casa. Dias depois, ocorreu mais um momento marcante na história do clube: a inauguração do Estádio da Fonte Luminosa no dia 10 de junho, quando o público que lotou as arquibancadas acompanhou a vitória do Vasco da Gama-RJ por 5 a 0 em um amistoso contra a Ferroviária. O primeiro gol do estádio foi marcado por Friaça, que aliás estufou a rede quatro vezes naquela partida, que teve o placar complementado por Tesourinha. Já o primeiro gol da Ferroviária na Fonte foi marcado por Dirceu, em agosto, na vitória por 2 a 1 sobre o Barretos pelo estadual.
A primeira decisão da Ferroviária foi disputada logo em sua segunda participação na Segunda Divisão, em 1953 – a final decidia o estadual de 1951 -, porém perdeu por 3 a 0 para o Linense no Pacaembu e adiou o sonho do acesso. No mesmo ano de 1953, a Federação Paulista fez cumprir uma regra de que apenas os clubes filiados há mais de dez anos poderiam disputar suas competições. Assim, a Ferroviária se fundiu com o Americano Futebol Clube, que foi sensível ao apelo do clube araraquarense e permitiu sua continuidade nas disputas.
Vale destacar que a AFE foi fundada pelo engenheiro Antônio Tavares Pereira Lima, que era tão entusiasta pelo futebol que fundou três clubes em um espaço de apenas seis anos: o América Futebol Clube de São José do Rio Preto em 1946, a Ferroviária em 1950 e a Associação Desportiva Araraquara (ADA) em 1952. Ferroviária e ADA, aliás, protagonizavam uma rivalidade naquele período, onde o clássico apelidado de 'Ferroada' atiçava os ânimos dos torcedores. No retrospecto, os dois times se enfrentaram em 11 jogos, com sete vitórias grenás, duas da ADA e dois empates.
O ano de 1955 marcou a estreia do maior jogador a vestir a camisa da Ferroviária: Bazani, que atuou pela primeira vez pelo clube no dia 6 de fevereiro, quando marcou um gol na vitória por 3 a 0 sobre o Paulista. No mesmo ano, a Ferroviária aplicaria a maior goleada de sua história: 15 a 1 sobre o Velo Clube na Fonte Luminosa. Em 1956, a Locomotiva disputou a final da edição de 1955 do Campeonato Paulista da Segunda Divisão e dessa vez comemorou o título com uma vitória por 6 a 3 na final sobre o Botafogo de Ribeirão Preto na Fonte Luminosa.
O final da década também foi especial para a Ferroviária. Em 15 de abril de 1959, o clube inaugurou os refletores do Estádio da Fonte Luminosa, novamente em um amistoso contra o Vasco da Gama-RJ. Dessa vez, porém, o placar terminou empatado por 3 a 3. No mesmo ano, a equipe teve sua primeira participação expressiva na Primeira Divisão do Campeonato Paulista ao terminar em terceiro lugar, uma campanha surpreendente para um clube que tinha apenas nove anos de existência.
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