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O transporte ferroviário em Portugal é composto, essencialmente, pelas infraestruturas de via e apoio ao tráfego, cuja gestão está entregue à empresa Infraestruturas de Portugal, e pela exploração de passageiros e carga, efectuada, principalmente, pela operadora Comboios de Portugal, e por outras empresas, como a Medway, Fertagus e Takargo. A rede ferroviária nacional é composta por linhas e ramais (em exploração e não exploradas) com uma extensão total de 3.621,6 km. 70% da rede encontra-se em exploração, o que corresponde a uma extensão de 2.526 km, dos quais 1.916 km em via única e 610 km em via múltipla. A extensão de rede eletrificada 1.791,2 km, corresponde a 70,8% do total da rede em exploração. Existem 3 ligações internacionais, com a rede ferroviária espanhola, em Vilar Formoso, Valença e Elvas. Também existem vários sistemas ferroviários ligeiros, como o Metro do Porto, o Metro Sul do Tejo, os Eléctricos de Lisboa, do Porto e de Sintra, o Transpraia na Costa de Caparica e o Comboio da Praia do Barril no Algarve. Em território nacional existem igualmente vários elevadores e caminhos de ferro funiculares, como o Elevador do Bom Jesus em Braga ou o Elevador de Santa Justa em Lisboa.
O primeiro troço, entre Lisboa e o Carregado, foi inaugurado em 28 de outubro de 1856, tendo a rede crescido constantemente até à década de 1890, quando o ritmo começou a diminuir. Ambas as Guerras Mundiais e a Grande Depressão, junto com a expansão do transporte rodoviário, tiveram efeitos nefastos nos caminhos de ferro em Portugal, tendo apenas sido construídos alguns troços, e as empresas acumulado grandes prejuízos. A extensão máxima da rede foi atingida com a inauguração do troço até Estação Ferroviária de Arco de Baúlhe, na Linha do Tâmega, em dezembro de 1949. Após a Segunda Guerra Mundial, os transportes aéreo e rodoviário continuaram a ganhar terreno perante os caminhos de ferro, pelo que se iniciou um processo de modernização das principais ligações, como a Linha do Norte. No entanto, os investimentos na rede complementar foram muito mais reduzidos, o que culminou com o encerramento de grandes porções da rede a partir dos finais da década de 1980.
Na década de 1990, verificou-se um esforço de modernização, aonde foram inauguradas importantes infra-estruturas, destacando-se a Ponte de São João, em 1991, e a Gare do Oriente, em 1998, e introduzidas novas séries de material circulante, como as locomotivas da Série 5600, em 1993, e as automotoras do Alfa Pendular, em 1999. Também nesta década, efectuou-se uma profunda reorganização nos caminhos de ferro, com a criação da Rede Ferroviária Nacional, que passou a assegurar a gestão das infraestruturas ferroviárias, limitando as actividades da operadora Caminhos de Ferro Portugueses à exploração dos serviços.
A rede ferroviária portuguesa apresentava, em 2017, cerca de 2 562 Km em exploração, dos quais 1 633,7 estavam electrificados. O número de estações era superior a 500. Grande parte da rede estava electrificada, utilizando tensão de 25 Kv/50 Hz, excepto pela Linha de Cascais, que usava tensão continua de 1500 V. A maior parte da rede em funcionamento era de via larga, na bitola ibérica, sendo a Linha do Vouga e a Linha do Tua de bitola métrica.
A rede estava dividida em três zonas: o Comando Ferroviário Norte correspondia a todas as linhas a norte da Pampilhosa, enquanto que o Comando Ferroviário Centro abrangia todos os lanços de Pampilhosa até Vendas Novas e Lisboa, excepto a Linha do Sul (com princípio em Campolide). O Comando Ferroviário Sul englobava todas as linhas a Sul de Lisboa, incluindo a Linha do Sul.
Em termos de sistemas de exploração, o Regime de Cantonamento Automático Puro (RCAP) era utilizado no Ramal de Braga, entre Ermesinde e Caíde na Linha do Douro, Nine e São Bento da Linha do Minho, toda a Linha do Norte, Ramal da Lousã, toda a Linha de Cintura de Lisboa com as suas duas concordâncias, toda a Linha de Sintra, lanço entre Cacém e Meleças da Linha do Oeste, toda a Linha de Cascais, o lanço de Pampilhosa a Luso na Linha da Beira Alta, a Linha do Sul de Campolide até Vale da Rosa e de Somincor a Grândola, Linha do Alentejo desde o Barreiro até Poceirão mais a Concordância do Poceirão, o lanço entre Quinta Grande e Salgueirinha da Linha de Vendas Novas.
Por seu turno, o Regime de Cantonamento Automático com Sinais Avançados (RCASA) foi instalado no lanço entre Lordelo e Guimarães da Linha de Guimarães, em várias partes das Linhas do Sul e da Beira Alta, de Poceirão a Bombel e de Vendas Novas a Casa Branca na Linha do Alentejo, de Casa Branca a Monte das Flores na Linha de Évora. O Regime de Cantonamento Interpostos (RCI) vigorava nos lanços restantes das linhas de Guimarães, Vendas Novas, Sul, Évora e da Beira Alta, entre o Entroncamento e Covilhã na Linha da Beira Baixa, parte do Ramal de Alfarelos, e na totalidade das linhas de Leixões, Sines, Algarve e nos ramais de Tomar e do Pego. Os lanços restantes das linhas do Minho, Douro, Beira Baixa, Alentejo, e Oeste, mais a totalidade da Linha do Leste e uma pequena parte do Ramal da Figueira da Foz utilizavam o Regime de Cantonamento Telefónico (RCT). Na rede ferroviária do Vouga, o tipo de cantonamento era o Regime Informatizado Simplificado de Exploração (SISE).
Existiam três ligações internacionais por caminho de ferro, uma em Valença, na Linha do Minho, outra em Vilar Formoso, na Linha da Beira Alta, e uma terceira em Estação Ferroviária de Elvas, na Linha do Leste. A principal é a de Vilar Formoso, fazendo da Linha da Beira Alta a artéria ferroviária mais importante para o tráfego internacional. O corredor de maior importância em território nacional é o Eixo Atlântico, de Braga a Faro, que serve como uma grande espinha dorsal do sistema ferroviário, unindo a maior parte das outras linhas e permitindo desta forma a articulação dos comboios de passageiros e mercadorias, e ao mesmo tempo concentrando por si só grande parte do tráfego nacional, devido ao facto de ligar as principais cidades do país. Os principais comboios de passageiros em Portugal, o Alfa Pendular e o Intercidades, utilizam o Eixo Atlântico No âmbito deste eixo, a Linha do Norte apresenta um papel de relevo, devido em grande parte ao facto de ter a única travessia sobre o Rio Douro, pela Ponte de São João.