Diana Rita da Silva Leal AN ASSESSMENT OF FEASIBILITY Diana Rita da Silva Leal RAIL CARGO ON THE LISBON-MADRID HIGH-SPEED LINE RAIL CARGO ON THE LISBON-MADRID HIGH-SPEED RAIL LINE AN ASSESSMENT OF FEASIBILITY PhD Thesis in Doctoral Program in Transport Systems supervised by Professor Luís de Picado-Santos and Professor Bruno Filipe Santos, presented to the Department of Civil Engineering of the Faculty of Sciences and Technology of the University of Coimbra March 2015 UniversiDADE DE COIMBRA Diana Rita da Silva Leal RAIL CARGO ON THE LISBON-MADRID HIGH-SPEED RAIL LINE AN ASSESSMENT OF FEASIBILITY PhD Thesis in Doctoral Program in Transport Systems supervised by Professor Luís de Picado-Santos and Professor Bruno Filipe Santos, presented to the Department of Civil Engineering of the Faculty of Sciences and Technology of the University of Coimbra March 2015 [Page Intentionally Left Blank] FINANCIAL SUPPORT Financial Support This research work was financed by Fundação para a Ciência e Tecnologia and MIT-Portugal Program through the PhD grant with reference SFRH/BD/42861/2008. The research was also financed by Universidade de Coimbra under the EXPRESS project (MIT/SET/0023/2009). This research has been framed under the Energy for Sustainability Initiative of the University of Coimbra and supported by the R&D Project EMSURE - Energy and Mobility for Sustainable Regions (CENTRO 07 0224 FEDER 002004) V [Page Intentionally Left Blank] VII AGRADECIMENTOS Agradecimentos A elaboração de uma Tese de Doutoramento é uma tarefa individual, ligada a uma determinação, coragem e autoconfiança que muitas vezes parecem desvanecer no árduo caminho percorrido. A colaboração de um vasto número de pessoas, desde professores a familiares e amigos, colegas, especialistas e todo um universo de instituições e serviços, proporcionaram dentro das suas capacidades e competências os recursos e o apoio necessário, determinantes para o culminar deste objetivo. Em primeiro lugar gostaria de agradecer, ao Professor Doutor Luís de Picado-Santos, meu orientador nesta tese, que acreditou em mim e me deu a oportunidade de desenvolver este trabalho. A sua disponibilidade, conhecimento e orientação científica foram um forte aliado durante todo o processo. O seu empenho e dedicação são de enaltecer, não só pelos ensinamentos e reflexões, mas também pela amizade evidenciada nos momentos mais difíceis, próprios de um trabalho desta dimensão. Ao Professor Doutor Bruno Filipe Santos, co-orientador deste trabalho, que muito ajudou no debate de ideias, na análise da metodologia aplicada e na discussão dos desenvolvimentos obtidos. Obrigada pela amizade e a pronta disponibilidade ao longo deste trabalho. Agradeço ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra, especialmente aos professores, investigadores e funcionários pelo apoio incontestável que todos me deram durante a minha vida académica, nesta instituição. Um especial agradecimento à Maria José Luís, ao Ricardo Oliveira, ao Nuno Almeida e à Elaine Gregório pelo seu sempre atento e solícito apoio. IX AGRADECIMENTOS Agradeço aos colegas e Amigos César, Carmen, Miguel e Luís que sempre motivaram para a finalização deste trabalho com manifestações sinceras de apoio e grande Amizade. Agradeço ainda às amigas Patricia Baptista, Rita Luísa e Ana Água que mesmo longe estão sempre por perto. Aos meus país, à Joana e ao Gustavo, não esquecendo os avós, os tios e as ‘minhas’ tias obrigada por todo o apoio, e por estarem sempre presentes ajudando a ser o que sou hoje. XI [Page Intentionally Left Blank] XIII ABSTRACT Abstract This thesis presents an application to deal with the introduction of containerized cargo on the high-speed rail line operations between Lisbon and Madrid. The future rail line is a large, rigid and complex system with a long cycle of operation. Therefore, initial design needs to be carefully planned since once it’s installed it is very difficult and expensive to modify. In order to plan the infrastructure, its life cycle performance needs to be considered, given that the performance of the infrastructure depends not only on the initial project preparation and design but also on the maintenance and renewal decisions taken during the life cycle. In addition, in order to guarantee an optimal long-term result for the railway system, the effects of decisions taken should be methodically evaluated. Therefore, it is mandatory that all options (pre and post-operation) are evaluated in order to better serve demand and improve cargo investment efficiency. For different reasons until now, cargo was never a target revenue segment considered for high-speed rail lines development. The main reasons for this are the serious maintenance and operational constraints that occur when conventional freight-rail trains are ridded in a high-speed rail line, namely in terms of the track maintenance rehabilitation and safety for passengers. The current research aims to study the inclusion of ‘light rail-freight’ service on the Lisbon-Madrid high-speed rail connection in the investment evaluation through the use of dedicated rolling stock to deliver cargo. The expectation is to handle the extra capacity of the line derived from the passenger’s demand for introducing cargo services, aiming at a better efficiency for the investment. The analysis takes the passenger and cargo operations into consideration as well as all the impacts on the several potential stakeholders such as government, infrastructure manager, operator, other transport modes operators and society. This brings a multi-dimension into the decision process turning the analysis more complex but also more comprehensive. Stakeholders typically have different objectives and concerns. Their perspective and XV ABSTRACT commitment to project varies according to these objectives and concerns. Thus, solutions need to find a compromising platform between those stakeholders in order to become implementable. As a result, a more comprehensive multi-stakeholder method is preferably used, instead a traditional cost-benefit approach. The feasibility of this method, called MATE – Multi-Attribute Tradespace Exploration, for dealing with this complex transportation issues and associated constraints is discussed and the result is positive, not only for the problem addressed but also for the recognition of its potential to be applicable to other transportation domains. If one takes into consideration that rail-cargo activity should integrate a rail-road facility in order to turn the service commercially viable, results show the ability of the investment to integrate cargo trains in the daily routine of the line evaluated. RESUMO Resumo A presente tese apresenta uma aplicação metodológica que lida com a introdução de carga contentorizada na operação da linha ferroviária de alta-velocidade entre Lisboa e Madrid. A futura linha ferroviária é representada por um grande e complexo sistema de transporte com um longo ciclo de operações. O planeamento eficaz da infraestrutura considera o desempenho do seu ciclo de vida, dado que o desempenho da infraestrutura não depende apenas do projeto inicial mas também das decisões de manutenção e renovação tomadas durante o ciclo de vida da infraestrutura. Além disso, a fim de garantir um resultado ótimo para o sistema ferroviário implementado, estas decisões deverão ser tomadas e avaliadas de forma metódica. Desde modo, é obrigatório que todas as opções (pré e pós-operação) sejam avaliadas, de forma a servir eficazmente a procura de passageiros e melhorar a eficácia do investimento de carga. Por diferentes motivos, a introdução de carga em linhas de alta-velocidade não tem sido uma opção de investimento nos diferentes sistemas de alta-velocidade implementados. Os principais motivos centram-se com os custos de operação, manutenção e as restrições operacionais que decorrem da circulação destas composições, nomeadamente em termos de reabilitação da via e segurança para os passageiros. A presente investigação tem como objetivo a introdução de mercadorias ‘leves’ na ligação de alta-velocidade entre Lisboa e Madrid e a avaliação do investimento necessário para o transporte de carga com recurso a material circulante dedicado. A expectativa é utilizar o espaço deixado pela operação de passageiros, para a introdução dos serviços de carga, de forma a melhorar/otimizar a eficiência do investimento. A análise leva em consideração as operações de passageiros e carga, bem como os impactos sobre os potenciais grupos de interessados selecionados, tais como o Estado, o Gerente da Infraestrutura, operadores e a sociedade em geral, integrando-os numa análise muti- dimensional. Os grupos de interessados selecionados têm, por norma, diferentes objetivos e interesses em relação XVII RESUMO à avaliação que fazem do investimento em análise. A sua perspetiva e ação de compromisso variam em relação a estes objetivos e preocupações. Assim, as soluções necessitam de encontrar um ponto de compromisso entre as diferentes partes interessadas, de forma a tornarem-se exequíveis. Como resultado, é apresentado um método multi-decisor mais abrangente do que as tradicionais abordagens Custo-benefício. A viabilidade do método MATE - Multi-Attribute Tradespace Exploration, para lidar com questões relativas a sistemas de transporte complexos, é aqui discutida e os resultados demonstram a capacidade para lidar não só com o problema abordado mas também o reconhecimento para lidar com outros domínios de transporte. Os resultados consideram um investimento em instalações de apoio rodoferroviário