Статті КТІ ДІІТ
Permanent URI for this collection
ENG: Articles
Browse
Recent Submissions
Item Deformation Characterization of Glass Fiber and Carbon Fiber-Reinforced 3D Printing Filaments Using Digital Image Correlation(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Nemes, Vivien; Szalai, Szabolcs; Szívós, Brigitta Fruzsina; Sysyn, Mykola; Kurhan, Dmytro; Fischer, SzabolcsENG: The paper offers an in-depth deformation study of glass fiber-reinforced and carbon composite filaments of 3D printers. During the certification, the authors used DIC (Digital Image Correlation) as a full-field strain measurement technique to explore key material traits as a non-contact optical measurement method. The insights captured through the DIC technology enabled to better understand the localized strain distributions during the loading of these reinforced filaments. The paper analyzes the glass fiber and carbon fiber filaments used in 3D printing that are reinforced with these materials and are subjected to bending and compressive loading. The segment presents how loading affects the performance of reinforced filaments when varying such factors as the deposition patterns, layer orientation, and other process parameters. Different types and combinations of reinforcements and printing variables were tested, and the resulting dependencies of mechanical parameters and failure modes were established for each case. Key conclusions demonstrate that the mechanical behavior of both carbon- and glass fiber-reinforced filaments is strongly affected by the 3D printing parameters, particularly infill density, pattern, and build orientation. The application of Digital Image Correlation (DIC) allowed for a precise, full-field analysis of strain distribution and deformation behavior, offering new insights into the structural performance of fiber-reinforced 3D printed composites. The findings from the study provide guidance for the proper choice of filling material and the optimal parameters for the 3D printing process of models with high-performance indexes and seamless applications in the automotive and industrial manufacturing sectors.Item Quantitative Analysis and Optimization of Energy Efficiency in Electric Multiple Units(University of Niš, Republic of Serbia, 2025) Fischer, Szabolcs; Hermán, Bence; Sysyn, Mykola; Kurhan, Dmytro; Kocsis Szürke, SzabolcsENG: The increasing urgency for sustainable transportation solutions necessitates a thorough examination of energy efficiency within railway systems. This study investigates the energy performance of Siemens Ventus (i.e., Siemens Desiro ML type) electric multiple units on Austria's Raaberbahn network, focusing on route-specific energy consumption and the optimization of regenerative braking. Utilizing data collected from January to May 2023, the research employs a robust methodology that integrates statistical analysis, curve-fitting, and geospatial modeling to assess energy trends along routes connecting Vienna, Bratislava, and Deutschkreutz. The findings reveal that terrain, operational practices, and external environmental factors significantly contribute to energy inefficiencies. Specifically, hotspots of energy overconsumption were identified, leading to the development of tailored optimization models for each route. The analysis also produced heatmaps that illustrate critical spatial and temporal patterns, which are essential for implementing targeted interventions aimed at enhancing energy efficiency.Item Mathematical Modeling of the Rail Track Superstructure–Subgrade System(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Kurhan, Dmytro; Fischer, Szabolcs; Khmelevskyi, VladyslavENG: The “rail track superstructure–subgrade” system is a sophisticated engineering structure critical in ensuring safe and efficient train operations. Its analysis and design rely on mathematical modeling to capture the interactions between system components and the effects of both static and dynamic loads. This paper offers a detailed review of contemporary modeling approaches, including discrete, continuous, and hybrid models. The research’s key contribution is a thorough comparison of five primary methodologies: (i) quasi-static analytical calculations, (ii) multibody dynamics (MBD) models, (iii and iv) static and dynamic finite element method (FEM) models, and (v) wave propagation-based models. Future research directions could focus on developing hybrid models that integrate MBD and FEM to enhance moving load predictions, leveraging machine learning for parameter calibration using experimental data, investigating the nonlinear and rheological behavior of ballast and subgrade in long-term deformation, and applying wave propagation techniques to model vibration transmission and evaluate its impact on infrastructure.Item Mathematical Modeling of the Rail Track Superstructure–Subgrade System(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Kurhan, Dmytro; Fischer, Szabolcs; Khmelevskyi, VladyslavENG: The “rail track superstructure–subgrade” system is a sophisticated engineering structure critical in ensuring safe and efficient train operations. Its analysis and design rely on mathematical modeling to capture the interactions between system components and the effects of both static and dynamic loads. This paper offers a detailed review of contemporary modeling approaches, including discrete, continuous, and hybrid models. The research’s key contribution is a thorough comparison of five primary methodologies: (i) quasi-static analytical calculations, (ii) multibody dynamics (MBD) models, (iii and iv) static and dynamic finite element method (FEM) models, and (v) wave propagation-based models. Future research directions could focus on developing hybrid models that integrate MBD and FEM to enhance moving load predictions, leveraging machine learning for parameter calibration using experimental data, investigating the nonlinear and rheological behavior of ballast and subgrade in long-term deformation, and applying wave propagation techniques to model vibration transmission and evaluate its impact on infrastructure.Item Evaluating 3D-Printed Polylactic Acid (PLA)-Reinforced Materials: Mechanical Performance and Chemical Stability in Concrete Mediums(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Csótár, Hanna; Szalai, Szabolcs; Kurhan, Dmytro; Sysyn, Mykola; Fischer, SzabolcsENG: The optimization and evaluation of 3D-printed polylactic acid (PLA) materials for reinforcing concrete elements present a promising avenue for advancing sustainable construction methods. This study addresses the challenges associated with PLA’s dual nature—biodegradable yet mechanically limited for long-term applications—while leveraging its potential to enhance concrete reinforcement. The research identifies gaps in understanding PLA’s mechanical and chemical behavior in alkaline environments, particularly its interactions with concrete matrices. To bridge this gap, four distinct PLA variants (high-impact PLA, engineering PLA, electrical ESD PLA, and gypsum PLA) and ABS (acrylonitrile butadiene styrene) were subjected to dissolution tests in NaOH solutions (pH 12 and 12.55) and mechanical evaluation under three-point bending using digital image correlation (DIC) technology. Test specimens were prepared using optimized 3D printing strategies to ensure structural consistency and were embedded in concrete beams to analyze their reinforcement potential. Force–displacement data and GOM ARAMIS measurements revealed significant differences in mechanical responses, with peak loads ranging from 0.812 kN (high-impact PLA) to 1.021 kN (electrical ESD PLA). Notably, electrical ESD PLA exhibited post-failure load-bearing capacity, highlighting its reinforcement capability. Chemical dissolution tests revealed material-specific degradation patterns, with high-impact and Gypsum PLA showing accelerated surface changes and precipitation phenomena. Observations indicated white crystalline precipitates, likely lime (calcium hydroxide—Ca(OH)2), residue from the dissolution tests (sodium hydroxide—NaOH), or material-derived residues formed on and near PLA elements, suggesting potential chemical interactions. These findings underline the critical role of material selection and optimization in achieving effective PLA–concrete integration. While PLA’s environmental sustainability aligns with industry goals, its structural reliability under long-term exposure remains a challenge. The study concludes that electrical ESD PLA demonstrates the highest potential for application in reinforced concrete, provided its chemical stability is managed, as its peak value (1.021 kN) showed 25.7% higher load-bearing capacity than high-impact PLA (0.812 kN) and did not lose any of its structural stability in the dissolution tests. This work advances the understanding of PLA as a sustainable alternative in construction, offering insights for future material innovations and applications.Item Quasi-Static Methods for Determining the Calculated Wheel Load on the Railway Track(Széchenyi István University, Győr, Hungary, 2025) Kurhan, Dmytro; Kovalskyi, DenisENG: This paper analyzes existing quasi-static methods for determining the wheel load on the railway track and provides recommendations for their application under various operating conditions. The study examines the influence of train speed, track design, and track condition on the calculated dynamic load values. The results indicate that at high speeds, additional dynamic components must be considered for a more accurate load assessment. A comparative analysis of the examined methods demonstrates their equivalence within specific speed ranges, enabling their synthesis to expand applicability and improve calculation accuracy. The study also includes calculations for ballastless track, considering its increased stiffness. It was found that for such structures, the load calculation equations need to be adjusted, as ballastless track exhibits reduced deflection but higher transmitted dynamic loads. The updated equations proposed in this paper allow for a more precise determination of wheel loads for different types of rolling stock and track structures. The results can be integrated into mathematical models of railway track behavior to refine external load parameters. Additionally, reference load values are essential for railway track condition monitoring systems.Item Laboratory and Numerical Investigation of Pre-Tensioned Reinforced Concrete Railway Sleepers Combined with Plastic Fiber Reinforcement(MDPI, Basel, Switzerland, 2024) Németh, Attila; Ibrahim, Sarah Khaleel; Movahedi Rad, Majid; Szalai, Szabolcs; Major, Zoltán; Kocsis Szürke, Szabolcs; Jóvér, Vivien; Sysyn, Mykola; Kurhan, Dmytro; Harrach, Dániel; Baranyai, Gusztáv; Fekete, Imre; Nagy, Richárd; Csótár, Hanna; Madarász, Klaudia; Pollák, András; Molnár, Bálint; Hermán, Bence; Kuczmann, Miklós; Gáspár, László; Fischer, SzabolcsENG: This research investigates the application of plastic fiber reinforcement in pre-tensioned reinforced concrete railway sleepers, conducting an in-depth examination in both experimental and computational aspects. Utilizing 3-point bending tests and the GOM ARAMIS system for Digital Image Correlation, this study meticulously evaluates the structural responses and crack development in conventional and plastic fiber-reinforced sleepers under varying bending moments. Complementing these tests, the investigation employs ABAQUS’ advanced finite element modeling to enhance the analysis, ensuring precise calibration and validation of the numerical models. This dual approach comprehensively explains the mechanical behavior differences and stresses within the examined structures. The incorporation of plastic fibers not only demonstrates a significant improvement in mechanical strength and crack resistance but paves the way for advancements in railway sleeper technology. By shedding light on the enhanced durability and performance of reinforced concrete structures, this study makes a significant contribution to civil engineering materials science, highlighting the potential for innovative material applications in the construction industry.Item Investigation of Digital Light Processing-Based 3D Printing for Optimized Tooling in Automotive and Electronics Sheet Metal Forming(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Szalai, Szabolcs; Szívós, Brigitta Fruzsina; Nemes, Vivien; Szabó, György; Kurhan, Dmytro; Sysyn, Mykola; Fischer, SzabolcsENG: This study addresses the emerging need for efficient and cost-effective solutions in low-volume production by exploring the mechanical performance and industrial feasibility of cutting tools that are fabricated using stereolithography apparatus (SLA) technology. SLA’s high-resolution capabilities make it suitable for creating precise cutting dies, which were tested on aluminum sheets (Al99.5, 0.3 mm, and AlMg3, 1.0 mm) under a 60-ton hydraulic press. Measurements using digital image correlation (DIC) revealed minimal wear and deformation, with tolerances consistently within IT 0.1 mm. The results demonstrated that SLA-printed tools perform comparably to conventional metal tools in cutting and bending operations, achieving similar surface quality and edge precision while significantly reducing the production time and cost. Despite some limitations in wear resistance, the findings highlight SLA technology’s potential for rapid prototyping and short-run manufacturing in the automotive and electronics sectors. This research fills a critical gap in understanding SLA-based tooling applications, offering insights into process optimization to enhance tool durability and broaden material compatibility. These advancements position SLA technology as a transformative tool-making technology for flexible manufacturing.Item Модернізація наявних переїздів на напрямках будівництва в Україні залізничної колії європейського стандарту(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Курган, Микола Борисович; Курган, Дмитро Миколайович; Лужицький, Олег Федорович; Іванов, Родіон Вікторович; Хмелевська, Неля ПетрівнаUKR: Мета. У статті передбачено проаналізувати сучасні технологічні рішення для підвищення рівня безпеки на залізничних переїздах, запобігання аварійним ситуаціям та забезпечення безперебійного руху транспорту. Методика. Дослідження базується на застосуванні математичного моделювання та чисельних методів для аналізу впливу модернізації та нових проєктів на рівень безпеки залізничних переїздів. За допомогою комп’ютерного моделювання побудовано математичні моделі, які відображають різні сценарії функціонування переїздів. На основі отриманих даних проведено оцінку ефективності запропонованих заходів та роз-роблено рекомендації щодо подальшої оптимізації системи безпеки. Для оцінки ефективності запропонованих заходів розроблено систему показників, що дозволяють кількісно оцінити рівень безпеки залізничних переїздів до та після модернізації. Ці показники враховують в себе добову інтенсивність руху поїздів через переїзд, добову інтенсивність руху транспорту на автомобільній дорозі, устаткування переїзду, радіус кривої у плані та поздовжній ухил автомобільної дороги на підходах до переїзду. Результати. Запропоновано вдосконалення методу підсумкового коефіцієнта аварійності, який є одним із поширених інструментів для оцінки безпеки руху на залізничних переїздах. Застосування цього методу дозволило кількісно оцінити рівень ризику виникнення аварійних ситуацій та проаналізувати ефективність заходів, спрямованих на підвищення безпеки. Метод відносно простий у застосуванні та не вимагає складних математичних обчислень, дозволяє врахувати широкий спектр факторів, що впливають на безпеку руху на переїзді, таких як інтенсивність руху, конструктивні особливості переїзду, наявність сигналізації тощо. За допомогою підсумкового коефіцієнта проведено порівняння рівня безпеки різних переїздів та відстежено динаміку змін їхнього устаткування в часі. Це дозволило визначити переїзди, які потребують першочергової модернізації, а також прогнозувати зміни у вихідних і розрахункових даних та планувати заходи з упровадження інноваційних технологій, що підвищують безпеку руху на переїздах. Наукова новизна. Розроблено інтегровану модель оцінки безпеки залізничних переїздів, яка враховує не лише традиційні показники (частота аварій, інтенсивність руху), але й нові фактори, такі як надійність обладнання, людський фактор та вплив зовнішніх умов. Запропонована модель дозволяє визначити більш точний прогноз ризиків та обирати оптимальні рішення щодо модернізації переїздів з урахуванням конкретних умов експлуатації. Практична значимість. Сформульовані рекомендації можуть бути використані для розробки ефективних програм модернізації залізничних переїздів в Україні. Упровадження запропонованих технологій дозволить підвищити рівень безпеки руху на 20 % та зменшити середній час очікування на переїзді на 15 %. Крім того, це сприятиме підвищенню пропускної спроможності залізниць та зниженню ви-трат на утримання інфраструктури.Item Оптимізація виправлення кривих у плані за допомогою комп’ютерного моделювання для підвищення безпеки руху поїздів(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Хмелевська, Неля Петрівна; Курган, Микола Борисович; Курган, Дмитро МиколайовичUKR: Мета. Автори передбачають розробити та впровадити інноваційні підходи до оптимізації виправлення кривих у плані залізничних колій за допомогою комп'ютерного моделювання. Цей процес має на меті: підвищення безпеки руху; поліпшення плавності ходу, що підвищує комфорт пасажирів; усунення обмежень швидкості на кривих ділянках, що дозволяє скоротити час у дорозі та підвищити пропускну спроможність залізниць; зменшення витрат на обслуговування колії та ремонт рухомого складу. Застосування спеціального програмного забезпечення для симуляції різних сценаріїв руху поїздів по скоригованих кривих дозволить оцінити вплив структури поїздопотоку на швидкість руху, динаміку рухомого складу та стан колії. Методика. Дослідження базується на теорії математичного моделювання та чисельних методах розрахунків. Для пошуку оптимального варіанту реконструкції залізничних ділянок лінію розглянуто як комплексну систему, яка складається з різних об’єктів інфраструктури. Ці об’єкти через незадовільний технічний стан можуть обмежувати швидкість руху на певних ділянках. Розв’язання цієї задачі є складним через взаємозалежність таких об’єктів: скорочення часу руху на окремій ділянці не є лінійним, а отримання точних результатів потребує проведення тягових розрахунків з урахуванням різних варіантів усунення обмежень швидкості. Результати. Запропоновано алгоритм розрахунків для оптимізації довгих ділянок залізничної колії. Алгоритм дозволяє враховувати бажаний напрямок зсувів у кривих, що значно полегшує процес оптимізації. Наведено приклад розрахунків за запропонованим алгоритмом, який демонструє ефективність підходу. Наукова новизна. Розв’язано науково-прикладну задачу оптимізації процесу корегування залізничних кривих у плані. Це сприяє підвищенню безпеки та швидкості руху поїздів завдяки впровадженню новітніх методів комп’ютерного моделювання. Практична значимість. Реалізація запропонованої технології оптимізації залізничного плану дозволить суттєво підвищити швидкість і безпеку руху поїздів, а також збільшити пропускну спроможність залізничних ліній. Це стане важливим кроком для інтеграції українських залізниць до європейської транспортної системи.Item Results of the Analysis of Reinforcing Structures Performance when Strengthening Subgrade Slopes(Printing House “Technologija”, Kaunas, Lithuania, 2024) Andrieiev, Volodymyr S.; Tiutkin, Oleksii L.; Hubar, Oleksіy V.; Mukhina, NataliyaENG: Recently, the issue of increasing the bearing capacity of the subgrade in operation has become particularly relevant. In this situation, the priority is to improve the methods of subgrade strengthening, which allow for the efficient design of the operated engineering structure without restricting traffic. The analysis of the performance of reinforcing structures when reinforcing subgrade slopes is performed using numerical modelling. The research task, which is solved in the course of numerical modelling, is to substantiate the methods of subgrade reinforcement used in the design of strengthening of operated embankments and to determine an effective scheme for strengthening the sloping parts of the subgrade.Item A Systematic Approach to Designing High-Speed Railway Track: European Perspective(Printing House “Technologija”, Kaunas, Lithuania, 2024) Kurhan, Mykola; Kurhan, Dmytro; Hmelevska, NelyaENG: This paper presents a systematic methodology for designing European-standard railway tracks, considering topographical and geological factors. The objective is to analyse various scenarios and assess the feasibility of constructing European-standard railway tracks in Ukraine. The study is based on an analysis of scientific developments in the field of railway design and construction across different track gauges.Item Investigation of FDM-Based 3D Printing for Optimized Tooling in Automotive and Electronics Sheet Metal Cutting(MDPI, Basel, Switzerland, 2025) Szalai, Szabolcs; Szívós, Brigitta Fruzsina; Nemes, Vivien; Szabó, György; Kurhan, Dmytro; Sysyn, Mykola; Fischer, SzabolcsENG: Within the scope of the work, the possible use of fused deposition modeling (FDM) technology in executing rapid prototypes of cutting tools for aluminum sheets was systematically studied. Relevant investigations have thus far mainly concentrated on tools for the 3D printing of bent and deep-drawn pieces, yet the implementation of FDM tools in cutting has been insufficiently covered. This study aims to determine the characteristics of FDM cutting tools, such as wear and tear, dimensional stability, and cutting efficiency. Various tool designs were tested under different wall thicknesses and orientations with respect to the feed of Al99.5 sheets with thicknesses of 0.22 mm and 0.3 mm. According to the results, in the best case, three-dimensional printed PLA tools performed six cuts with no burrs and an acceptable wear level due to the IT tolerances (IT9 and IT10). Tools with thicker walls and more appropriate orientations were found to be more robust. However, some designs failed when subjected to greater loads, revealing a deficiency in some of the strength properties of the material. These observations suggest that it is possible to create 3D printed tools for modeling and small-scale production at considerably cheaper and faster rates than conventional methods. Future work will integrate advanced materials and designs to enhance tool performance, further solidifying FDM as a transformative approach in industrial tool manufacturing. With this research, the authors wanted to demonstrate that FDM technology can also be used to produce a classic sheet cut, which, of course, is still of great importance for prototyping or setting up production processes. This research demonstrated that FDM printing can play a role in this area.Item Enhancing Railway Section Capacity, during Expansion of the European Railway Network(Óbuda University. Budapest, Hungary, 2025) Kurhan, Mykola; Kurhan, Dmytro; Hmelevska, NelyaENG: The Trans-European Transport Network was established by the European Union to connect Europe from west to east and north to south through a transportation network. One of the challenges in organizing barrier-free railway connections across European countries is the varying track gauge. Some European countries continue to use gauges different from 1435 mm. The aim of this study is to provide a scientific justification for reconstruction options, for a railway section, taking into account technical, economic, and other aspects, as well as to develop recommendations for a successful transition to European track standards. In this work, the authors examined the Kovel-Sarny-Korosten section, which is part of the Warsaw-Kyiv route. This route is one of several options for upgrading to European gauge to create a continuous railway network between the European Union and Ukraine. The research methodology and scientific approaches may vary depending on the characteristics of the sections being considered. In this study, the authors implemented the following sequence of steps: determined the maximum freight capacity for each segment, assessed the existing capacity, analysed reconstruction measures, and evaluated the effectiveness of reconstruction options. The modernization of the railway corridor under consideration has significant potential to improve transport connectivity between Ukraine and Poland, as well as to stimulate economic development in the regions through which this route passes.Item Numerical Analysis of Stabilization Schemes for the Deformed State of Railway Embankment, Using Piles(Óbuda University. Budapest, Hungary, 2025) Tiutkin, Oleksii L.; Kurhan, Mykola; Kurhan, Dmytro; Miroshnyk, VitaliiENG: This article presents a numerical analysis of stabilization schemes for the deformed state of a railway embankment using piles. The study involves the analysis of the concept of reinforcing the railway embankment with horizontal and vertical elements, as well as the main stabilization schemes for the deformed state. The objective is to select a stabilization scheme characterized by a minimal number of reinforcing elements that are sufficient to maximally reduce vertical displacements. For the numerical analysis, six finite element models were developed, which helped obtain the deformation results for the unreinforced embankment and five reinforcement options. Following the numerical analysis of the options with vertical and inclined reinforcement elements, the overall deformed state of the finite element model in the vertical plane was obtained. The results of vertical displacements of the reinforced railway embankment demonstrate that the installation of piles, created based on the jet grouting technology, reduces deformations by 1.50 to 1.88 times.Item Development of Devices for Long-Term Railway Track Condition Monitoring: Review of Sensor Varieties(Óbuda University. Budapest, Hungary, 2025) Kurhan, Dmytro; Kovalchuk, Vitalii V.; Markul, Ruslan V.; Kovalskyi, DenisENG: There are numerous methods for monitoring the condition of railway tracks. In most cases, either the geometry of the railway track or its interaction parameters with moving trains are checked. This work is a component of a project aimed at developing a methodology for installing sensors (sensor networks) for continuous (long-term) monitoring of railway track condition. Therefore, its main objective is to analyse and discuss interim results regarding the feasibility of applying various types of sensors installed on railway track elements. The authors considered three options for sensor application for the overall assessment of railway track condition: measuring stresses in rails with strain gauges, measuring accelerations of rail and sleeper vibrations with accelerometers, and measuring the speed of wave propagation in ballast. Each method has its own advantages and disadvantages. Considering the analysis conducted, each method, both independently and in combination with others, can be applicable for building systems for long-term monitoring of railway track condition. Such systems can be useful, both for solving practical track maintenance tasks during operation and for scientific research.Item Investigation of Heat-Affected Zones of Thermite Rail Weldings(University of Niš, Republic of Serbia, 2024) Fischer, Szabolcs; Harangozó, Dóra; Németh, Dalma; Kocsis, Bence; Sysyn, Mykola; Kurhan, Dmytro; Brautigam, AndrásENG: The paper investigates the heat-affected zone (HAZ) of several rail joints executed by thermite rail welding (TW). The examined rail profile was 54E1 (UIC54). The rail steel categories were different: R260 and R400HT. The welding portions of the TWs fitted R350HT and R260 rail categories with normal welding gaps. The rail pieces were brand new, i.e., without any usage in the railway track. The authors executed Vickers-hardness tests (HV10) and material texture tests on the running surface of the rail head, as well as on slices cut from the rail head. The cutting was performed by the water jet method, five longitudinal direction slices with vertical cutting lines. The considered specimen lengths were 2×70 mm (i.e., 70 mm from the mid-point of the rail joint), however, the depths were 20 mm from the running surface. Therefore, the measuring spaces were 5 mm lengthwise and 2 mm in depth. The variation of the hardness values was determined considering the microstructures of the base steel material and the TW. For comparison, previously measured Elektrothermit SoW-5 and earlier own research were taken into consideration.Item Обґрунтування доцільності перебудови однієї з колій двоколійної ділянки на колію європейського стандарту (1435 мм)(Український державний університет залізничного транспорту, Харків, 2024) Курган, Микола Борисович; Курган, Дмитро Миколайович; Байдак, Сергій Юрiйович; Новік, Руслан Борисович; Хмелевська, Неля ПетрiвнаUKR: У статті систематизовано наукові розробки з проблеми проєктування й реконструкції залізничних ліній під європейську ширину колії 1435 мм. Дослідження виконано з використанням методів графоаналітичного моделювання. Методика полягає в застосуванні розробленої математичної моделі, яка дає змогу оцінювати різні сценарії пропускної спроможності напрямку, використовуючи графіки оволодіння перевезеннями. У роботі отримано прогнозовані обсяги перевезень за песимістичним, раціональним і оптимістичним сценаріями, за яких може бути доцільна перебудова двоколійної ділянки на дві одноколійні з шириною колії 1435 і 1520 мм. Запропоновано науковий підхід, за яким можна оцінювати різні сценарії пропускної спроможності двох одноколійних ділянок із шириною колій 1520 мм (наявна) і 1435 мм (перебудована), використовуючи методи графоаналітичного моделювання. На основі результатів вітчизняних і зарубіжних наукових розробок намічено шляхи вирішення проблеми, що стосується будівництва залізниць європейського стандарту на території України з урахуванням сучасної інфраструктури, геополітичних, топографічних та інших умов. Переваги такого рішення: економія коштів (не потрібно перебудовувати одну з колій); збереження з’єднання з країнами, які використовують колію 1520 мм; можливість організувати рух поїздів із різною шириною колії.Item An Analytical Method for Determining the Stress–Strain State of a Subgrade with Combined Reinforcement(MDPI, Basel, Switzerland, 2024) Alkhdour, Ahmad M.; Tiutkin, Oleksii L.; Fischer, Szabolcs; Kurhan, DmytroENG: This article presents the fundamentals of an analytical method for determining the stress–strain state of a railway subgrade reinforced with geosynthetic material. The reinforcement described is a combined system where the geosynthetic material forms an open shell containing a layer of compacted crushed stone. The overall stress–strain state is proposed to be viewed as a superposition of two states of the subgrade. The stresses and displacements in the first state refer to the unreinforced subgrade (matrix), while the stress–strain state of the reinforcement element is determined using analytical constructs from composite theory. The dependencies of the overall stress–strain state are applied in a numerical analysis, which confirms the positive effect of reduced subgrade deformations. A small-scale experimental model further validates the accuracy of the analytical approach.Item Application of Prefabricated Retaining Walls with Increased Shear Resistance to Ensure Tailings Dam Stability(IOP Publishing Ltd, 2024) Timchenko, R. O.; Krishko, D. A.; Kozariz, V. Ya.; Nastich, O. B.; Tiutkin, Oleksii L.ENG: Tailings ponds and sludge storage facilities do not currently meet modern standards that regulate the requirements for operational safety, reliability, stability and durability. The research considers new constructive solutions for retaining walls with increased shear resistance due to passive soil resistance. Schemes and designs of tailings dams are analyzed. A comparative analysis is carried out using recommended methods to determine the safety factor for the design slip curves. The regularities of the influence of multilayer nonlinearly deformed backfill and external loads are established and new principles for determining the horizontal pressure on the retaining wall are formulated. The development of new design solutions for retaining walls and calculation methods for determining the lateral pressure of multilayer backfill is an urgent scientific task. Consideration of the influence of a multilayer nonlinearly deformed massif under external loading allows formulating new principles for determining the horizontal pressure on the retaining wall.