Análisis bibliométrico del progreso en la investigación en seguridad de túneles basado en CiteSpace

Resumen

Este estudio presenta un análisis bibliométrico de la investigación en seguridad de túneles, utilizando datos de Web of Science y la herramienta CiteSpace para identificar tendencias de publicación, colaboración y puntos calientes de investigación. El análisis revela un enfoque en la seguridad contra incendios y el tráfico, con un enfoque hacia una gestión inteligente y una resiliencia multi-peligro, con una colaboración fragmentada.

Resumen

Debido a la creciente complejidad de los espacios de túneles y a la diversificación de los riesgos asociados, es esencial una comprensión integral de la investigación en seguridad de túneles. Este estudio emplea CiteSpace para realizar un análisis bibliométrico de publicaciones sobre seguridad en túneles en la Web of Science Core Collection. Los resultados muestran que el número de publicaciones ha aumentado de forma constante, con un aumento significativo tras 2017. La Central South University es la principal contribuyente, y Tunneling and Underground Space Technology destaca como una revista importante. La investigación es altamente interdisciplinar, abarcando ingeniería subterránea, ingeniería de seguridad contra incendios y disciplinas relacionadas, aunque las redes de colaboración entre autores e instituciones siguen fragmentadas, lo que refleja una sinergia limitada. El análisis de palabras clave muestra que los puntos críticos de investigación se centran en la seguridad contra incendios en túneles y el análisis de accidentes de tráfico, con una transición de la teoría fundamental y la evaluación de riesgos hacia una gestión inteligente y orientada al sistema. El campo está cambiando del análisis estático tradicional al análisis dinámico de seguridad operativa, evaluación de riesgos acoplados multi-peligro y evaluación de la resiliencia del sistema. Sin embargo, persisten desafíos en la integración de tecnologías digitales y la colaboración transdisciplinar. A diferencia de las revisiones narrativas tradicionales que a menudo se basan en evaluaciones fragmentadas o estáticas, este estudio proporciona un marco bibliométrico reproducible para mapear dinámicamente la evolución de la investigación en seguridad en túneles. Ofrece perspectivas estructuradas metodológicamente para identificar tendencias emergentes y guiar futuras investigaciones interdisciplinarias.

Introducción

Como componente fundamental de las redes modernas de transporte e infraestructuras, los túneles han aumentado continuamente en escala y complejidad a nivel mundial. Sin embargo, el entorno único y confinado dentro de los túneles presenta desafíos significativos de seguridad, incluyendo grietas^{estructurales 1}, riesgos^{de incendio 2}, riesgos de tráfico³, preocupaciones de seguridad^{operativa 4} y problemas relacionados con la monitorización de la seguridad durante todo el ciclo^{de vida 5}. Los datos históricos muestran consistentemente que los incidentes dentro de túneles, especialmente incendios, suelen causar graves víctimas y daños materiales⁶. Estos incidentes no solo dañan los vehículos y la propia estructura del túnel, sino que también ponen de manifiesto las deficiencias de las estrategias de respuesta de seguridad^existentes. Por lo tanto, la investigación en profundidad sobre la seguridad en túneles no solo es fundamental para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo de la infraestructura, sino que también es necesaria para salvaguardar la seguridad pública, optimizar los sistemas de gestión^{de emergencias 8}, promover el desarrollo sostenible⁹ y mejorar el bienestar social.

Las primeras investigaciones sobre la seguridad en túneles se remontan a los años 90. Los temas de investigación se centraron principalmente en cuestiones fundamentales como la acumulación de gases inflamables y la evacuación de personal en túneles. Posteriormente, el campo experimentó un progreso significativo, con numerosos académicos realizando investigaciones extensas y valiosas. El alcance de la investigación se amplió gradualmente para incluir cuestiones como mecanismos de accidente en túneles, diseño de sistemas de protección contra incendios, control de seguridad en la construcción y optimización del diseño estructural. Desde principios^{del siglo} XXI, especialmente en las dos últimas décadas, con el rápido avance de la digitalización y las tecnologías inteligentes, el alcance de la investigación evolucionó hacia áreas de vanguardia como la monitorización de estabilidad^{estructural 10,11}, la predicción del riesgo de accidentes, los sistemas de iluminación en túneles, el comportamiento del conductor y los sistemas de interacción de información del conductor. La investigación existente sobre la seguridad en túneles puede clasificarse en tres aspectos principales.

En primer lugar, algunos estudios se centran en los mecanismos de transmisión de cadenas de desastres de incendio bajo condiciones de acoplamiento^{multifactorial 12}. Estos estudios emplearon métodos como el análisis estadístico^{de accidentes 13}, estudios retrospectivos basados en casos y evaluación probabilística de riesgos (PRA) para investigar la causalidad del accidente, evaluación^{de riesgos 14}, mecanismos de evolución del incendio, simulación^{de evacuación 15} y monitorización de la seguridad estructural. En segundo lugar, varios estudios se centran en la mejora de las capacidades proactivas de prevención y control en entornos dinámicos. Muchos académicos han utilizado simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD^{) 16}, modelado integrado BIM-GIS y tecnologías de redes de sensores multifuente para analizar la propagación del humo del fuego, atenuación de visibilidad, optimización dinámica de la ruta de evacuación y monitorización de la salud y alerta temprana durante la operación del^{túnel 17}. Estos estudios han optimizado aún más los sistemas de ventilación en túneles y extracción^{de humo,} mejorado las configuraciones de iluminación^{inteligente 19}, y han avanzado la exploración de la modelización del comportamiento humano y la gestión de circuitos cerrados impulsados por gemelos digitales. En tercer lugar, ciertos estudios se centran principalmente en la aplicación de tecnologías avanzadas y en la búsqueda del desarrollo sostenible de túneles. Algunos académicos han empleado tecnologías digitales e inteligentes como la Realidad Virtual (VR)²⁰y el Modelado de Información de Edificios (BIM)²¹para la voladura de^túneles, detección de vacíos subterráneos y apoyo a excavaciones. Estos estudios también exploran el desarrollo coordinado de factores ambientales, sociales y económicos durante los procesos de ingeniería de túneles, con especial atención a la sostenibilidad²³. Además, algunos investigadores han aplicado métodos bibliométricos para revisar investigaciones sobre el asentamiento de tierras en^{túneles 24}, realizar análisis visuales de la inspección^{de infraestructuras 25} y examinar la relación entre la iluminación de túneles y el desarrollo bajo en^{carbono 26}.

La seguridad en túneles ha evolucionado hasta convertirse en un campo de investigación integral^{e interdisciplinar 6,26}. Sin embargo, aún faltan estudios sistemáticos e integrados, y la evolución de la estructura del conocimiento y la identificación de tendencias emergentes en este campo siguen sin ser suficientemente claras, lo que dificulta determinar las direcciones futuras de la investigación. Las revisiones narrativas son valiosas para interpretar mecanismos, comparar prácticas de ingeniería y sintetizar conocimientos de expertos. Sin embargo, a menudo están limitadas por la subjetividad de la selección literaria y por su dificultad para rastrear cuantitativamente la evolución temporal de grandes campos de investigación. El análisis bibliométrico complementa la revisión narrativa proporcionando criterios de recuperación transparentes, procedimientos de procesamiento de datos repetibles e indicadores cuantitativos de colaboración, centralidad, agrupamiento y evolución explosiva. En este estudio, CiteSpace se utilizó no como sustituto de la interpretación experta, sino como una herramienta de visualización y mapeo cuantitativo para identificar la estructura intelectual y los temas emergentes de la investigación sobre seguridad de túneles. El alcance de este estudio se limitó a la seguridad en túneles. Este ámbito incluía seguridad contra incendios, control de humo, evacuación, seguridad vial, comportamiento del conductor, iluminación de túneles, ventilación, control ambiental, monitorización, gestión de emergencias, evaluación de riesgos y resiliencia del sistema durante la operación del túnel. Se excluyeron los estudios principalmente relacionados con la seguridad en la excavación de túneles, la predicción de la construcción de túneles de escudo, voladuras, asentamiento del terreno, soporte de construcción y diagnóstico de grietas en el revestimiento, a menos que abordaran explícitamente los resultados de seguridad operativa. Estas exclusiones se aplicaron porque el riesgo geotécnico en la etapa de construcción y la gestión de la seguridad en la etapa operativa difieren sustancialmente en mecanismos, fuentes de datos, indicadores de evaluación e intervenciones^{de ingeniería 27,28}.

Para clarificar sistemáticamente las características y tendencias de la investigación en el campo de la seguridad en túneles, este estudio realiza un análisis bibliométrico utilizando la herramienta de visualización CiteSpace basada en datos de la Web of Science Core Collection (WoSCC), excluyendo publicaciones en chino y diversos materiales informales de investigación. El análisis abarca características de producción de publicaciones, principales revistas, redes de colaboración entre autores y instituciones principales, la distribución y agrupación de palabras clave de investigación a lo largo del tiempo, y las direcciones emergentes^{de frontera 28}. A diferencia de los enfoques convencionales de revisión, este estudio establece un protocolo bibliométrico cuantitativo, reproducible y basado en visualización. Integra métricas multidimensionales, como la detección de ráfagas de palabras clave, el agrupamiento de líneas temporales y el análisis de centralidades de coocurrencia. Utilizando estas métricas, el estudio construye un marco de conocimiento completo y dinámico que aclara sistemáticamente la estructura intelectual y la evolución temática del campo. Este estudio tiene dos objetivos analíticos principales. El primer objetivo es construir un marco de conocimiento completo y dinámico utilizando la herramienta de visualización CiteSpace, superando así la naturaleza fragmentada y estática de las evaluaciones tradicionales de revisión. La segunda es investigar si la investigación en seguridad en túneles ha experimentado transiciones de fase identificables, concretamente un cambio desde las teorías fundamentales convencionales y el análisis estático de riesgos hacia un sistema inteligente, sistemático y acoplado de múltiples riesgos de gestión de la seguridad dinámica.

Protocolo

Este estudio realizó un análisis bibliométrico sistemático para identificar y visualizar tendencias de investigación en el campo de la seguridad en túneles desde 1992 hasta 2026.

Búsqueda bibliográfica y recopilación de datos
Accede a la base de datos Web of Science Core Collection (WoSCC). La estrategia de búsqueda se realizó utilizando la siguiente consulta específica por tema: TS = [("túnel" y "seguridad del túnel")]. Tras introducir la consulta, se hacía clic en el botón "Buscar" para ejecutar la búsqueda de literatura. Los resultados se filtraron seleccionando "Artículos", "Artículos de Revisión" y "Publicaciones en Acceso Anticipado" como tipos de documentos. Se recopilaron un total de 15.861 artículos y artículos de revisión publicados entre 1992 y 2026. Este estudio se centra en áreas clave como la seguridad contra incendios en túneles, la seguridad vial, la seguridad vial y la evacuación de personal, con el objetivo de revisar el progreso de la investigación y los puntos críticos en la seguridad general de túneles. Por lo tanto, se excluyeron publicaciones relacionadas con la seguridad en la excavación de túneles, la predicción de seguridad de túneles de escudo y la evaluación de la seguridad de grietas en el revestimiento de túneles. Tras este proceso de selección, se conservaron 428 artículos para su análisis posterior. En la sección "Contenido de registro", se seleccionó "Registro completo y referencias citadas", y el conjunto de datos filtrado se exportó como archivos de "texto plano". Cada registro fue verificado para que contenía información completa de citas y coautoría. El proceso detallado de cribado se presenta en un diagrama de flujo (Figura 1).

Preprocesamiento de datos
El conjunto de datos en texto plano exportado desde WoSCC se importó a una hoja de cálculo usando el conjunto de datos | Desde la función de texto/CSV . Se seleccionaron los caracteres tabulador y espacio como delimitadores para separar el texto en columnas. La hoja de cálculo resultante se utilizó para filtrar, ordenar y resumir los registros para análisis posteriores. Los registros se agregaron por año de publicación para calcular el recuento anual y acumulado de publicaciones. La columna de Revista (SO) se filtró para conservar solo revistas con tres o más artículos. Las instituciones se ordenaron por frecuencia y centralidad para identificar las 10 principales instituciones, y las palabras clave se ordenaron por frecuencia y centralidad para identificar las 20 principales palabras clave. Los grupos de palabras clave se ordenaron por tamaño y se conservaron los seis grupos más grandes. Los criterios y procedimientos detallados para cada operación se describieron en las correspondientes subsecciones analíticas.

Para el análisis de la evolución numérica de la literatura publicada, la columna Año de Publicación (PY) se filtraba en el software de la hoja de cálculo y los valores se convertían a formato numérico. Los registros se agregaron por año de publicación para calcular tanto el recuento anual como el acumulativo. Se generó un gráfico de tendencias de publicación construyendo un gráfico de barras para la producción anual y superponiendo un gráfico de líneas para el total acumulado (Figura 2). Para el análisis de los patrones de distribución de las revistas de publicación, se aisló la columna de Journal (SO) y se calculó el número de registros para cada revista. La frecuencia de publicación de cada revista se calculó entre 1992 y 2026 agrupando los registros según el título de la revista y ordenando los resultados en orden descendente. Se retuvieron revistas con tres o más artículos, resultando en 28 revistas, y los resultados se presentaron en una tabla resumida (Tabla 1).

Análisis de la colaboración de los autores
El conjunto de datos de texto plano de WoSCC se importó y configuró en CiteSpace usando el conjunto de datos | Importación | Web of Science , y los directorios de entrada y salida se especificaban según correspondía. Tras una revisión en profundidad de la literatura recuperada, se encontró que las publicaciones de 1992 a 2004 representaban una proporción relativamente pequeña del conjunto de datos. Más importante aún, el contenido y los temas de investigación de estas publicaciones estaban dispersos y mostraron poca relevancia para la seguridad en túneles. Incorporar estos artículos en el análisis bibliométrico habría introducido redundancia excesiva y dificultado la identificación de puntos críticos de investigación y tendencias en evolución. Además, la literatura recuperada en marzo de 2026 no pudo representar completamente la producción anual de publicaciones de 2026. En consecuencia, el análisis de CiteSpace se restringió a la literatura publicada entre 2005 y 2025. El periodo se estableció de 2005 a 2025 según la relevancia de la publicación, utilizando segmentación temporal anual con un intervalo de tiempo de 1 año.

CiteSpace estaba configurado con autor como tipo de nodo. El criterio de selección se estableció al índice g (k = 15). Las fuentes de término se establecieron en Título, Resumen, Palabras clave del autor (DE) y Palabras Clave Plus (ID). En el menú Poda, tanto Pathfinder como Poda seleccionaron las opciones de red fusionadas para simplificar la estructura de red. El análisis se realizó haciendo clic en Ir para producir la visualización de la red de colaboración con autores. Se ajustaron los tamaños de fuente y los esquemas de color para mejorar la legibilidad (Figura 3).

Colaboración institucional y análisis de las 10 principales instituciones
El tipo de nodo se estableció como institución en CiteSpace. El criterio de selección se estableció en el índice g (k = 25). Las fuentes de término se establecieron en Título, Resumen, Palabras clave del autor (DE) y Palabras Clave Plus (ID). En el menú de Poda, se seleccionaron las opciones de red fusionadas Pathfinder y Poda para reducir la complexidad de la red.

El análisis se realizó pulsando Go para generar el mapa de colaboración institucional. Se ajustaron la tipografía y los ajustes de color para mejorar la interpretabilidad (Figura 4). Los datos de colaboración institucional se guardaron usando Output | Resumen de la red como HTML, CSV, RIS | Guarda como CSV. El archivo CSV se abría entonces en Microsoft Excel. Las columnas "Freq", "Centrality" y "Label" se combinaron, y se aplicó un ordenamiento descendente usando Sort & Filter | Descendiendo. Se extrajeron las 10 principales instituciones y se ensamblaron en una tabla final (Tabla 2).

Co-ocurrencia de palabras clave y análisis de las 20 principales palabras clave
En CiteSpace, el tipo de nodo se establecía como palabra clave. El índice g se estableció en k = 17. Las fuentes de término se establecieron en Título, Resumen, Palabras clave del autor (DE) y Palabras Clave Plus (ID). En el menú de Poda, se seleccionaron las opciones de red fusionadas Pathfinder y Poding para recortar la red. El análisis se inició haciendo clic en Ir para obtener el mapa de coocurrencia de palabras clave. Los atributos de fuente y color se modificaron para mejorar la legibilidad visual (Figura 5). El conjunto de datos de coocurrencia de palabras clave se exportó a través de Output | Resumen de la red como HTML, CSV, RIS | Guarda como CSV. El archivo CSV se abría en Microsoft Excel. Las columnas "Freq", "Centrality" y "Label" se combinaron, y se realizó un ordenamiento descendente usando Sort & Filter | Descendiendo. Las 20 principales palabras clave se identificaron y organizaron en una tabla final (Tabla 3).

Análisis de clústeres de palabras clave y los 6 principales clústeres
La categoría de nodo se estableció como palabra clave en CiteSpace. El índice g se estableció en k = 17. Las fuentes de término se establecieron en Título, Resumen, Palabras clave del autor (DE) y Palabras Clave Plus (ID). En el menú de Poda, se seleccionaron las opciones de red fusionadas de Pathfinder y Poda para refinar la red. El análisis de agrupación de palabras clave se realizaba haciendo clic en Ir. Las etiquetas de los grupos se extrajeron utilizando el algoritmo de razón logarítmica (LLR). Solo se conservaron los grupos con una puntuación de silueta superior a 0,7. El mapa de agrupamiento se generó usando Cluster Label Optimization | K: Las palabras clave y la configuración de visualización se ajustaron para lograr una legibilidad óptima (Figura 6). Los detalles de los clústeres se extrajeron a través de Clústeres | Ver contenido del clúster y organizado en una hoja de cálculo de Microsoft Excel. Se abrió la tabla de datos y se seleccionó y ordenó la columna "Tamaño" usando Ordenar y Filtrar > Descendente. Los resultados se recopilaron en la tabla final de agrupación de palabras clave (Tabla 4).

Análisis de grupos de líneas temporales de palabras clave
El tipo de nodo se mantuvo como palabra clave en CiteSpace. El índice g se estableció en k = 17. Las fuentes de término se establecieron en Título, Resumen, Palabras clave del autor (DE) y Palabras Clave Plus (ID). En el menú de Poda, se seleccionaron las opciones de red fusionadas de Pathfinder y Poda para podar la red. El análisis de agrupamiento de palabras clave se ejecutaba haciendo clic en Ir. Las etiquetas de clúster se extrajeron usando el mismo algoritmo LLR y umbral de puntuación de silueta (> 0,7). Se seleccionó la Vista de Línea de Tiempo para generar el mapa de agrupación de la línea de tiempo de palabras clave. Se ajustaron los ajustes de fuente y color para mejorar la legibilidad (Figura 7).

Análisis de estallido de palabras clave
El tipo de nodo se mantuvo como palabra clave en CiteSpace. El índice g se estableció en k = 17. Las fuentes de término se establecieron en Título, Resumen, Palabras clave del autor (DE) y Palabras Clave Plus (ID). En el menú Poda, las opciones de red fusionadas de Pathfinder y Poda se seleccionaron para la poda de red. El análisis de palabras clave se realizaba haciendo clic en Ir. Se seleccionó la opción de ráfaga de ráfaga, el parámetro γ se estableció en 0,5 y la duración mínima de la ráfaga en 2 años para realizar el análisis de detección de ráfagas de palabras clave. Los datos se actualizaron para generar la lista de las 25 principales palabras clave con los picos de citas más fuertes (Figura 8).

Resultados

Producción de publicaciones y tendencias de crecimiento
La búsqueda inicial recuperó 15.861 artículos y reseñas relacionados con la seguridad en túneles publicados entre 1992 y 2026 de la Web of Science Core Collection (a fecha de 26 de marzo de 2026). Tras excluir manualmente publicaciones no relacionadas con el enfoque de investigación (por ejemplo, estudios sobre seguridad en la excavación de túneles, predicción de la seguridad de túneles y evaluación de la segurid...

Discusión

Este análisis bibliométrico ofrece una visión estructurada de las tendencias de investigación en seguridad en túneles. Al integrar métricas multidimensionales como la detección de ráfagas de palabras clave, agrupamiento de líneas temporales y análisis de centralidades de coocurrencia, este estudio construye un marco dinámico de conocimiento. Este marco aclara la estructura intelectual y la evolución temática del campo. A diferencia de las revisiones narrativas tradicionales, que a menudo...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
CiteSpace	Chaomei Chen	https://citespace.podia.com/	Software de visualización bibliométrica utilizado para generar redes de colaboración, mapas de co-ocurrencia de palabras clave, mapas de agrupaciones, vistas de línea de tiempo y salidas de detección de ráfagas.
Microsoft Excel	Microsoft Corporation	https://www.microsoft.com/excel	Software de hoja de cálculo utilizado para limpieza de datos, ordenación, cálculos de frecuencia y preparación de tablas.
Web of Science Core Collection	Clarivate	https://webofscience.clarivate.cn/wos/woscc/basic-search	Base de datos bibliográfica utilizada para recuperar los registros incluidos en el análisis bibliométrico.