Стаття

Отримано 22.01.2026

Доопрацьовано 26.05.2026

Прийнято 25.06.2026

Опубліковано 04.07.2026

Взято з Том 29, № 1, 2026

Сторінки 98 -109

Rohovyi, O., & Samsonkin, V. (2026). Identifying priority directions for carbon emission reduction in railway transport using multi-criteria analysis. Transport Systems and Technologies, 29(1), 98-109. https://doi.org/10.32703/2617-9040-2026-47-8

Визначення пріоритетних напрямків зменшення вуглецевих викидів в залізничних перевезеннях за допомогою багатокритеріального аналізу

Олександр Роговий*, Валерій Самсонкін

oleksroho@gmail.com

У короткостроковій та середньостроковій перспективі декарбонізація дизельної тяги не може ґрунтуватися виключно на повній електрифікації та швидкій заміні рухомого складу, що зумовлює потребу у використанні відновлюваних дизельних палив. Метою дослідження було розроблення багатокритеріальної процедури ранжування відновлюваних дизельних палив для залізничної дизельної тяги та визначення пріоритетного варіанта для скорочення викидів вуглецю. У статті було розглянуто чотири альтернативні види відновлюваного дизельного палива: повністю гідроочищене рослинне паливо (HVO), чисте біодизельне паливо, суміш, що містить 20 % біодизеля та 80 % викопного дизельного палива, а також синтетичне парафінове дизельне паливо. Запропоновано формалізовану процедуру вибору на основі поєднання методу аналізу ієрархій (AHP) та методу наближення до ідеального рішення (TOPSIS). Сформовано матрицю з семи критеріїв: екологічна ефективність, технічна сумісність, експлуатаційна придатність, економічна доцільність, доступність сировини, сумісність з інфраструктурою та відповідність нормативним вимогам. Вагові коефіцієнти критеріїв були визначені за допомогою методу аналізу ієрархій, перевірено узгодженість оцінок, а ранжування альтернатив здійснено методом TOPSIS. Результати дослідження засвідчили перевагу парафінових палив – повністю гідроочищеного рослинного палива та синтетичного парафінового дизельного палива, які можуть використовуватися без модернізації наявного рухомого складу. Ці види палива продемонстрували найкраще поєднання низьких сукупних викидів парникових газів протягом життєвого циклу палива та високої технічної сумісності. Чисте біодизельне паливо та суміш із вмістом 20 % біодизеля посіли нижчі позиції через меншу технічну та експлуатаційну придатність, вищу чутливість до умов зберігання й поводження з паливом, а також менш виражений ефект скорочення викидів у випадку суміші з 20 % біодизеля. Запропонований підхід може бути використаний залізничними операторами, менеджерами інфраструктури, транспортними органами та науковцями як інструмент підтримки прийняття рішень щодо поетапного переходу від викопного дизельного палива до відновлюваних рідких палив у залізничному секторі

декарбонізація; транспортні технології; відновлювані дизельні палива; дизельна тяга; біодизельне паливо; сумісність з паливом; експлуатаційна придатність
  1. Abdulvahitoglu, A., & Kilic, M. (2022). A new approach for selecting the most suitable oilseed for biodiesel production; the integrated AHP-TOPSIS method. Ain Shams Engineering Journal, 13(3), article number 101604. doi: 10.1016/j.asej.2021.10.002.
  2. Aboushaqrah, N.N.M., Onat, N.C., Kucukvar, M., Hamouda, A.M.S., Kusakci, A.O., & Ayvaz, B. (2022). Selection of alternative fuel taxis: A hybridized approach of life cycle sustainability assessment and multi-criteria decision making with neutrosophic sets. International Journal of Sustainable Transportation, 16(9), 833-846. doi: 10.1080/15568318.2021.1943075.
  3. Ai, W., Cho, H.M., & Mahmud, M.I. (2024). The impact of various factors on long-term storage of biodiesel and its prevention: A review. Energies, 17(14), article number 3449. doi: 10.3390/en17143449.
  4. Aredah, A., Du, J., Hegazi, M., List, G., & Rakha, H.A. (2024). Comparative analysis of alternative powertrain technologies in freight trains: A numerical examination towards sustainable rail transport. Applied Energy, 356, article number 122411. doi: 10.1016/j.apenergy.2023.122411.
  5. Association of European Rail Rolling Stock Lessors (AERRL). (2022). Study on alternatives to fossil diesel use in railways. Retrieved from https://aerrl.eu/wp-content/uploads/2023/04/AERRL_Report_Study-on-alternatives-on-fossil-diesel-use-in-railways_final-Version_2001232.pdf.
  6. Barbosa, F.C. (2023). Battery only electric traction for freight trains – a technical and operational assessment. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 238(3), 322-337. doi: 10.1177/09544097231160613.
  7. Behzadian, M., Otaghsara, S.K., Yazdani, M., & Ignatius, J. (2012). A state-of-the-art survey of TOPSIS applications. Expert Systems with Applications, 39(17), 13051-13069. doi: 10.1016/j.eswa.2012.05.056.
  8. British Standards Institution (BSI). (2021). BS EN 14214:2012+A2:2019: Liquid petroleum products. Fatty acid methyl esters (FAME) for use in diesel engines and heating applications. Requirements and test methods. Retrieved from https://knowledge.bsigroup.com/products/liquid-petroleum-products-fatty-acid-methyl-esters-fame-for-use-in-diesel-engines-and-heating-applications-requirements-and-test-methods-1.
  9. British Standards Institution (BSI). (2023a). BS EN 15940:2023 – TC: Automotive fuels. Paraffinic diesel fuel from synthesis or hydrotreatment. Requirements and test methods. Retrieved from https://knowledge.bsigroup.com/products/automotive-fuels-paraffinic-diesel-fuel-from-synthesis-or-hydrotreatment-requirements-and-test-methods-1.
  10. British Standards Institution (BSI). (2023b). BS EN 590:2022: Automotive fuels. Diesel. Requirements and test methods. Retrieved from https://knowledge.bsigroup.com/products/automotive-fuels-diesel-requirements-and-test-methods-7.
  11. British Standards Institution (BSI). (2024). BS EN 16709:2024: Automotive fuels. High FAME diesel fuel (B20 and B30). Requirements and test methods. Retrieved from https://knowledge.bsigroup.com/products/automotive-fuels-high-fame-diesel-fuel-b20-and-b30-requirements-and-test-methods-2.
  12. Chaitanya, G.S., Kumar, M.R., & Deivanathan, R. (2020). Multi criteria decision making approach for selection of biodiesel blend using AHP-TOPSIS analysis. Journal of Physics: Conference Series, 1716, article number 012022. doi: 10.1088/1742-6596/1716/1/012022.
  13. Christensen, E., & McCormick, R.L. (2014). Long-term storage stability of biodiesel and biodiesel blends. Fuel Processing Technology, 128, 339-348. doi: 10.1016/j.fuproc.2014.07.045.
  14. Christensen, E.D., & McCormick, R.L. (2023). Water contamination impacts on biodiesel antioxidants and storage stability. Energy & Fuels, 37(7), 5179-5188. doi: 10.1021/acs.energyfuels.2c03911.
  15. Community of European Railway and Infrastructure Companies (CER). (2025). Alternative propulsion technologies in the European railway sector. Retrieved from https://www.cer.be/images/publications/positions/250922_CER_Position_Paper_Alternative_Propulsion_Technologies.pdf.
  16. CONCAWE. (2009). Guidelines for handling and blending FAME. Retrieved from https://www.concawe.eu/wp-content/uploads/rpt_09-9-2009-05088-01-e.pdf.
  17. DB Cargo. (n.d.). Fuel for the future: How DB Cargo is responding to the diesel phase-out with the biofuel HVO. Retrieved from https://www.dbcargo.com/resource/blob/10559116/a845551b03f3fda2e8910accb95ed360/EN_Whitepaper_HVO-data.pdf.
  18. DieselNet. (n.d.). Retrieved from https://dieselnet.com/tg.
  19. Directive of the European Parliament and of the Council No. 2001 “On the Promotion of the Use of Energy from Renewable Sources”. (2018, December). Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32018L2001.
  20. European Commission. (2019). The European Green Deal. Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52019DC0640.
  21. European Commission. (2021). “Fit for 55”: Delivering the EU's 2030 climate target on the way to climate neutrality. Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52021DC0550.
  22. European Union Agency for Railways. (2024). Rail environmental report. Retrieved from https://www.era.europa.eu/system/files/2024-07/20242052_PDF_TR0924239ENN_002.pdf.
  23. Federal Railroad Administration. (2014). Locomotive biofuel study: Preliminary study of the use and effects of biodiesel in locomotives. Retrieved from https://railroads.dot.gov/sites/fra.dot.gov/files/fra_net/3937/Locomotive%20Biofuel%20Study_20140527_FINAL.pdf.
  24. Hernandez, A., Ng, M.T.M., Siddique, C., Durango-Cohen, P.L., Mahmassani, H.S., Elgowainy, A., Wang, M., & Zhou Joann, Y. (2024b). Abatement cost curve analysis of freight rail decarbonisation alternatives. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 134, article number 104341. doi: 10.1016/j.trd.2024.104341.
  25. Hernandez, A., Ng, M.T.M., Siddique, N., Durango-Cohen, P.L., Elgowainy, A., Mahmassani, H.S., Wang, M., & Zhou, Y. (2024a). Evaluation of rail decarbonisation alternatives: Framework and application. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2678(1), 102-121. doi: 10.1177/03611981231170182.
  26. Hunicz, J., Yang, L., Rybak, A., Ji, S., Gęca, M.S., & Mikulski, M. (2025). Comparison of diesel and hydrotreated vegetable oil as the high-reactivity fuel in reactivity-controlled compression ignition. Energy Conversion and Management, 323, article number 119264. doi: 10.1016/j.enconman.2024.119264.
  27. International Union of Railways. (2007). Railways and biofuel. Retrieved from https://uic.org/IMG/pdf/railways_and_biofuels_final_report.pdf.
  28. ISO 12156-1:2018. (2018). Retrieved from https://www.iso.org/standard/72481.html.
  29. Kapetanović, M., Núñez, A., van Oort, N., & Goverde, R.M.P. (2024). Energy use and greenhouse gas emissions of traction alternatives for regional railways. Energy Conversion and Management, 303, article number 118202. doi: 10.1016/j.enconman.2024.118202.
  30. Knothe, G. (2005). The lubricity of biodiesel. San Antonio: SAE International. doi: 10.4271/2005-01-3672.
  31. Komariah, L.N., Arita, S., Rendana, M., Ramayanti, C., Suriani, N.L., & Erisna, D. (2022). Microbial contamination of diesel-biodiesel blends in storage tank; an analysis of colony morphology. Heliyon, 8(4), article number e09264. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e09264.
  32. Kriswardhana, W., Toaza, B., Esztergár-Kiss, D., & Duleba, S. (2025). Analytic hierarchy process in transportation decision-making: A two-staged review on the themes and trends of two decades. Expert Systems with Applications, 261, article number 125491. doi: 10.1016/j.eswa.2024.125491.
  33. Kügemann, M., & Polatidis, H. (2024). Multi-criteria decision analysis of alternative fuel buses: Methodology and case-study. International Journal of Green Energy, 21(11), 2493-2513. doi: 10.1080/15435075.2024.2316768.
  34. Lapuerta, M., Villajos, M., Agudelo, J.R., & Boehman, A.L. (2011). Key properties and blending strategies of hydrotreated vegetable oil as biofuel for diesel engines. Fuel Processing Technology, 92(12), 2406-2411. doi: 10.1016/j.fuproc.2011.09.003.
  35. LTG Group. (n.d.). Retrieved from https://ltg.lt/en/home/.
  36. McCaffery, C., Zhu, H., Ahmed, C.M.S., Canchola, A., Chen, J.Y., Li, C., Johnson, K.C., Durbin, T.D., Lin, Y.-H., & Karavalakis, G. (2022). Effects of hydrogenated vegetable oil (HVO) and HVO/biodiesel blends on the physicochemical and toxicological properties of emissions from an off-road heavy-duty diesel engine. Fuel, 323, article number 124283. doi: 10.1016/j.fuel.2022.124283.
  37. MTU. (2023). HVO is gentle on the engine. Retrieved from https://www.mtu-solutions.com/eu/en/stories/rail/locomotives/hvo-is-gentle-on-the-engine.html.
  38. Münzer. (2023). Specification FAME with CFPP 0 °C (acc. ÖNORM EN 14214). Retrieved from https://muenzer.com/assets/files/BioDiesel_Spec_FAME_CFPP_0_2023_AGQM.pdf.
  39. Neste. (2023). Deutsche Bahn to purchase 13,000 tons of Neste MY renewable diesel. Retrieved from https://www.neste.com/news/deutsche-bahn-to-purchase-13-000-tons-of-neste-my-renewable-diesel.
  40. Neste. (n.d.). Frequently asked questions. Retrieved from https://www.neste.com/products-and-innovation/neste-my-renewable-diesel/faq.
  41. Pradana, Y.S., Makertihartha, I.G.B.N., Indarto, A., Prakoso, T., & Soerawidjaja, T.H. (2024). A review of biodiesel cold flow properties and its improvement methods: Towards sustainable biodiesel application. Energies, 17(18), article number 4543. doi: 10.3390/en17184543.
  42. Regulation of the European Parliament and of the Council No. 1119 “On the Establishing the Framework for Achieving Climate Neutrality and Amending Regulations”. (2021, June). Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32021R1119.
  43. Saaty, T.L. (1980). The analytic hierarchy process: Planning, priority setting, resource allocation. New York: McGraw-Hill.
  44. Szeto, W., & Leung, D.Y.C. (2022). Is hydrotreated vegetable oil a superior substitute for fossil diesel? A comprehensive review on physicochemical properties, engine performance and emissions. Fuel, 327, article number 125065. doi: 10.1016/j.fuel.2022.125065.
  45. Xu, H., Ou, L., Li, Y., Hawkins, T.R., & Wang, M. (2022). Life cycle greenhouse gas emissions of biodiesel and renewable diesel production in the United States. Environmental Science & Technology, 56(12), 7512-7521. doi: 10.1021/acs.est.2c00289.
  46. Yannis, G., Kopsacheili, A., Dragomanovits, A., & Petraki, V. (2020). State-of-the-art review on multi-criteria decision-making in the transport sector. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 7(4), 413-431. doi: 10.1016/j.jtte.2020.05.005.
  47. Zenith, F., Isaac, R., Hoffrichter, A., Thomassen, M.S., & Møller-Holst, S. (2020). Techno-economic analysis of freight railway electrification by overhead line, hydrogen and batteries: Case studies in Norway and USA. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 234(7), 791-802. doi: 10.1177/0954409719867495.

https://doi.org/10.32703/2617-9040-2026-47-8