Article de recherche
Cette étude présente une analyse bibliométrique de la recherche sur la sécurité des tunnels, utilisant les données Web of Science et l’outil CiteSpace pour identifier les tendances de publication, la collaboration et les points chauds de recherche. L’analyse révèle un focus sur la sécurité incendie et la circulation, évoluant vers une gestion intelligente et une résilience multi-risques, avec une collaboration fragmentée.
En raison de la complexité croissante des espaces de tunnels et de la diversification des risques associés, une compréhension approfondie de la recherche sur la sécurité des tunnels est essentielle. Cette étude utilise CiteSpace pour réaliser une analyse bibliométrique des publications sur la sécurité des tunnels dans la collection centrale Web of Science. Les résultats montrent que le nombre de publications a augmenté régulièrement, avec une forte hausse après 2017. Central South University est le principal contributeur, et Tunneling and Underground Space Technology se distingue comme une revue importante. La recherche est très interdisciplinaire, englobant l’ingénierie souterraine, le génie de la sécurité incendie et des disciplines connexes, bien que les réseaux de collaboration entre auteurs et institutions restent fragmentés, reflétant une synergie limitée. L’analyse par mots-clés montre que les points chauds de recherche se concentrent sur la sécurité incendie des tunnels et l’analyse des accidents de la route, avec une transition de la théorie fondamentale et de l’évaluation des risques vers une gestion intelligente et axée sur le système. Le domaine évolue de l’analyse statique traditionnelle à l’analyse dynamique de la sécurité opérationnelle, à l’évaluation des risques multi-risques couplés, et à l’évaluation de la résilience des systèmes. Cependant, des défis subsistent dans l’intégration des technologies numériques et de la collaboration transdisciplinaire. Contrairement aux revues narratives traditionnelles qui reposent souvent sur des évaluations fragmentées ou statiques, cette étude fournit un cadre bibliométrique reproductible pour cartographier dynamiquement l’évolution de la recherche sur la sécurité des tunnels. Il offre des perspectives structurées méthodologiquement pour identifier les tendances émergentes et guider les futures enquêtes interdisciplinaires.
En tant qu’élément critique des réseaux modernes de transport et d’infrastructure, les tunnels ont continuellement gagné en échelle et en complexité à l’échelle mondiale. Cependant, l’environnement unique et confiné à l’intérieur des tunnels présente d’importants défis de sécurité, notamment des fissuresstructurelles 1, des risquesd’incendie 2, des risques de circulation3, des préoccupations de sécuritéopérationnelle 4, et des problèmes liés à la surveillance de la sécurité tout au long du cyclede vie 5. Les données historiques montrent de manière constante que les incidents dans les tunnels, en particulier les incendies, entraînent fréquemment de graves victimes et des dégâtsmatériels 6. Ces incidents endommagent non seulement les véhicules et la structure du tunnel elle-même, mais révèlent aussi les insuffisances des stratégies de réponse de sécuritéexistantes 7. Par conséquent, une recherche approfondie sur la sécurité des tunnels n’est pas seulement fondamentale pour assurer un fonctionnement stable à long terme des infrastructures, mais aussi nécessaire pour la sauvegarde de la sécurité publique, l’optimisation des systèmes de gestiondes urgences 8, la promotion du développement durable9 et l’amélioration du bien-être sociétal.
Les premières recherches sur la sécurité des tunnels remontent aux années 1990. Les sujets de recherche se sont principalement concentrés sur des questions fondamentales telles que l’accumulation de gaz inflammables et l’évacuation du personnel dans les tunnels. Par la suite, le domaine a connu des progrès significatifs, de nombreux chercheurs menant des recherches approfondies et précieuses. Le champ de la recherche s’est progressivement élargi pour inclure des questions telles que les mécanismes d’accident des tunnels, la conception des systèmes de protection incendie, le contrôle de la sécurité dans la construction et l’optimisation de la conception structurelle. Depuis le début duXXIe siècle, notamment au cours des deux dernières décennies, avec l’avancée rapide de la numérisation et des technologies intelligentes, le champ de la recherche a évolué vers des domaines de pointe tels que la surveillance de la stabilitéstructurelle 10, 11, la prévision du risque d’accident, les systèmes d’éclairage de tunnel, le comportement du conducteur et les systèmes d’interaction informationnelle sur le conducteur. Les recherches existantes sur la sécurité des tunnels peuvent être globalement classées en trois aspects principaux.
Tout d’abord, certaines études se concentrent sur les mécanismes de transmission des chaînes de catastrophes incendiaires dans des conditions de couplagemultifactorielles 12. Ces études ont utilisé des méthodes telles que l’analyse statistiquedes accidents 13, les études rétrospectives basées sur les cas et l’évaluation probabiliste des risques (PRA) pour étudier la causalité des accidents, l’évaluationdes risques 14, les mécanismes d’évolution des incendies, la simulationd’évacuation 15 et la surveillance de la sécurité structurelle. Deuxièmement, plusieurs études se concentrent sur le renforcement des capacités proactives de prévention et de contrôle dans des environnements dynamiques. De nombreux chercheurs ont utilisé les simulations de dynamique des fluides computationnelle (CFD) 16, la modélisation intégrée BIM-GIS, ainsi que des technologies de réseaux de capteurs multi-sources pour analyser la propagation de la fumée de feu, l’atténuation de la visibilité, l’optimisation dynamique du chemin d’évacuation, ainsi que la surveillance de la santé et l’alerte précoce lors de l’exploitation du tunnel17. Ces études ont encore optimisé la ventilation des tunnels et les systèmes d’extraction defumée 18, amélioré les configurations d’éclairageintelligent 19, et fait progresser l’exploration de la modélisation du comportement humain et de la gestion en boucle fermée à double commande numérique. Troisièmement, certaines études se concentrent principalement sur l’application de technologies avancées et la poursuite d’un développement durable des tunnels. Certains chercheurs ont utilisé des technologies numériques et intelligentes telles que la réalité virtuelle (VR)20et la modélisation de l’information du bâtiment (BIM)21pour le dynamitagede tunnels 22, la détection souterraine de vides et le soutien à l’excavation. Ces études explorent également le développement coordonné des facteurs environnementaux, sociaux et économiques lors des processus d’ingénierie des tunnels, avec un accent particulier sur la durabilité23. De plus, certains chercheurs ont appliqué des méthodes bibliométriques pour examiner les recherches sur l’affaissement du sol dans le creusementde tunnels 24, réaliser des analyses visuelles de l’inspectiondes infrastructures 25, et examiner la relation entre l’éclairage des tunnels et le développement bascarbone 26.
La sécurité des tunnels est devenue un domaine de recherche complet et interdisciplinaire 6,26. Cependant, des études systématiques et intégrées font encore défaut, et l’évolution de la structure des connaissances ainsi que l’identification des tendances émergentes dans ce domaine restent insuffisamment claires, rendant difficile la détermination des orientations futures de la recherche. Les revues narratives sont précieuses pour interpréter les mécanismes, comparer les pratiques d’ingénierie et synthétiser les connaissances des experts. Cependant, ils sont souvent limités par la subjectivité de la sélection littéraire et par leur difficulté à retracer quantitativement l’évolution temporelle des grands domaines de recherche. L’analyse bibliométrique complète la revue narrative en fournissant des critères de récupération transparents, des procédures de traitement des données répétables et des indicateurs quantitatifs de collaboration, centralité, regroupement et évolution par explosions. Dans cette étude, CiteSpace a été utilisé non pas comme un substitut à l’interprétation experte, mais comme un outil de visualisation et de cartographie quantitative pour identifier la structure intellectuelle et les thèmes émergents de la recherche sur la sécurité des tunnels. Le champ d’application de cette étude s’est limité à la sécurité des tunnels. Ce champ comprenait la sécurité incendie, le contrôle de la fumée, l’évacuation, la sécurité routière, le comportement des conducteurs, l’éclairage des tunnels, la ventilation, le contrôle environnemental, la surveillance, la gestion des urgences, l’évaluation des risques et la résilience du système lors de l’exploitation des tunnels. Les études principalement portant sur la sécurité des tunnels, la prévision de la construction des tunnels boucliers, les dynamitages, le tassement du sol, le support de la construction et le diagnostic des fissures de revêtement ont été exclues, sauf si elles abordaient explicitement les résultats de sécurité opérationnelle. Ces exclusions ont été appliquées parce que les risques géotechniques en phase de construction et la gestion de la sécurité en phase d’exploitation diffèrent substantiellement en termes de mécanismes, sources de données, indicateurs d’évaluation et interventions techniques27,28.
Pour clarifier systématiquement les caractéristiques et tendances de la recherche dans le domaine de la sécurité des tunnels, cette étude réalise une analyse bibliométrique à l’aide de l’outil de visualisation CiteSpace basée sur les données de la Web of Science Core Collection (WoSCC), à l’exclusion des publications en langue chinoise et divers documents de recherche informels. L’analyse couvre les caractéristiques de production de publications, les grandes revues, les réseaux de collaboration entre auteurs principaux et institutions, la distribution et le regroupement des mots-clés de recherche au fil du temps, ainsi que les orientations émergentesde la frontière 28. Contrairement aux approches conventionnelles de revue, cette étude établit un protocole bibliométrique quantitatif, reproductible et basé sur la visualisation. Il intègre des métriques multidimensionnelles, telles que la détection de rafales de mots-clés, le regroupement de timelines et l’analyse de centralité des cooccurrences. En utilisant ces métriques, l’étude construit un cadre de connaissances complet et dynamique qui clarifie systématiquement la structure intellectuelle et l’évolution thématique du domaine. Cette étude a deux objectifs analytiques principaux. Le premier objectif est de construire un cadre de connaissances complet et dynamique en utilisant l’outil de visualisation CiteSpace, surmontant ainsi la nature fragmentée et statique des évaluations traditionnelles de revue. La seconde consiste à examiner si la recherche sur la sécurité des tunnels a connu des transitions de phase reconnaissables, notamment un passage des théories fondamentales conventionnelles et de l’analyse statique des risques vers un système de gestion dynamique de la sécurité intelligent, systématique et multi-risques couplé.
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Cette étude a mené une analyse bibliométrique systématique afin d’identifier et de visualiser les tendances de recherche dans le domaine de la sécurité des tunnels de 1992 à 2026.
Recherche littéraire et collecte de données
Accédez à la base de données Web of Science Core Collection (WoSCC). La stratégie de recherche a été réalisée à l’aide de la requête thématique suivante : TS = [(« tunnel » et « tunnel safety »)]. Après avoir saisi la requête, le bouton « Chercher » était cliqué pour effectuer la recherche de littérature. Les résultats ont été filtrés en sélectionnant « Articles », « Articles de revue » et « Publications en accès anticipé » comme types de documents. Un total de 15 861 articles et articles de synthèse publiés entre 1992 et 2026 ont été rassemblés. Cette étude se concentre sur des domaines clés tels que la sécurité incendie dans les tunnels, la sécurité routière, la sécurité routière et l’évacuation du personnel, visant à revoir les progrès de la recherche et les points chauds dans la sécurité globale des tunnels. Par conséquent, les publications relatives à la sécurité des tunnels dans l’excavation, à la prédiction de sécurité des tunnels blindés et à l’évaluation de la sécurité des fissures de revêtement de tunnel ont été exclues. À l’issue de ce processus de sélection, 428 articles ont été conservés pour une analyse approfondie. Dans la section « Contenu d’enregistrement », « Enregistrement complet et références citées » était sélectionné, et le jeu de données filtré était exporté sous forme de fichiers « texte brut ». Chaque dossier a été vérifié pour contenir des informations complètes sur la citation et la co-auteur. Le processus de sélection détaillé est présenté dans un diagramme de flux (Figure 1).
Prétraitement des données
Le jeu de données en texte brut exporté depuis WoSCC a été importé dans un tableur utilisant le fichier Data | Depuis la fonction Texte/CSV . Les caractères tabulation et espace étaient sélectionnés comme délimiteurs pour séparer le texte en colonnes. Le tableau résultant servait à filtrer, trier et résumer les enregistrements pour les analyses ultérieures. Les enregistrements ont été agrégés par année de publication pour calculer les décomptes annuels et cumulatifs de publications. La colonne Journal (SO) a été filtrée pour ne conserver que les revues ayant trois articles ou plus. Les institutions ont été triées par fréquence et centralité pour identifier les 10 principales institutions, et les mots-clés ont été triés par fréquence et centralité pour identifier les 20 premiers mots-clés. Les clusters de mots-clés ont été triés par taille, et les six plus grands clusters ont été conservés. Les critères et procédures détaillés pour chaque opération ont été décrits dans les sous-sections analytiques correspondantes.
Pour l’analyse de l’évolution des numéros de la littérature publiée, la colonne Année de publication (PY) était filtrée dans le logiciel du tableur, et les valeurs converties en format numérique. Les enregistrements ont ensuite été agrégés par année de publication pour calculer à la fois les décomptes annuels et cumulatifs de publications. Un graphique de tendance de publication a été généré en construisant un graphique à barres pour la production annuelle et en superposant un graphique linéaire pour le total cumulatif (Figure 2). Pour l’analyse des schémas de distribution des revues de publication, la colonne Journal (SO) était isolée, et le nombre d’enregistrements pour chaque revue était calculé. La fréquence de publication a été calculée pour chaque revue entre 1992 et 2026 en regroupant les enregistrements selon le titre de la revue et en triant les résultats par ordre décroissant. Les revues avec trois articles ou plus ont été conservées, ce qui a donné 28 revues, et les résultats ont été présentés dans un tableau résumé (Tableau 1).
Analyse de la collaboration des auteurs
Le jeu de données en texte brut WoSCC a été importé et configuré dans CiteSpace à l’aide du Data | Import | la commande Web of Science , ainsi que les annuaires d’entrée et de sortie, étaient spécifiés selon les besoins. Après une revue approfondie de la littérature récupérée, les publications de 1992 à 2004 ont été identifiées comme représentant une proportion relativement faible de l’ensemble de données. Plus important encore, le contenu et les thèmes de recherche de ces publications étaient dispersés et montraient une faible pertinence pour la sécurité des tunnels. Intégrer ces articles dans l’analyse bibliométrique aurait introduit une redondance excessive et obscurci l’identification des points chauds de recherche et des tendances évolutives. De plus, la littérature consultée en mars 2026 n’a pas pu représenter entièrement la production annuelle de publications pour 2026. Par conséquent, l’analyse CiteSpace a été limitée à la littérature publiée entre 2005 et 2025. La période a été fixée de 2005 à 2025 en fonction de la pertinence de publication, en utilisant un découpage temporel annuel avec une tranche de temps d’un an.
CiteSpace était configuré avec l’auteur comme type de nœud. Le critère de sélection était fixé à l’indice g (k = 15). Les sources de terme étaient définies sur Titre, Résumé, Mots-clés de l’auteur (DE) et Mots-clés Plus (ID). Dans le menu Élagage, les options réseau fusionnées Pathfinder et Élagage ont été sélectionnées pour simplifier la structure réseau. L’analyse a été réalisée en cliquant sur Aller pour produire la visualisation du réseau de collaboration avec l’auteur. Les tailles de police et les schémas de couleurs ont été ajustés pour améliorer la lisibilité (Figure 3).
Collaboration institutionnelle et analyse des 10 meilleures institutions
Le type de nœud était défini comme institution dans CiteSpace. Le critère de sélection a été fixé à l’indice g (k = 25). Les sources de terme étaient définies sur Titre, Résumé, Mots-clés de l’auteur (DE) et Mots-clés Plus (ID). Dans le menu Élagage, les options réseau fusionnées Pathfinder et Élagage ont été sélectionnées pour réduire la complexité du réseau.
L’analyse a été réalisée en appuyant sur Go pour générer la carte de collaboration institutionnelle. La typographie et les réglages des couleurs ont été ajustés pour améliorer l’interprétabilité (Figure 4). Les données de collaboration institutionnelle ont été sauvegardées à l’aide de Output | Résumé du réseau sous forme HTML, CSV, RIS | Enregistrer en CSV. Le fichier CSV a ensuite été ouvert dans Microsoft Excel. Les colonnes « Freq », « Centrality » et « Label » ont été combinées, et un tri décroissant a été appliqué en utilisant Tri & Filter | Descendant. Les 10 meilleures institutions ont été extraites et assemblées dans un tableau final (Tableau 2).
Cooccurrence de mots-clés et analyse des 20 meilleurs mots-clés
Dans CiteSpace, le type de nœud était défini sur mot-clé. L’indice g était fixé à k = 17. Les sources de terme étaient définies sur Titre, Résumé, Mots-clés de l’auteur (DE) et Mots-clés Plus (ID). Dans le menu Élagage, les options de réseau fusionnés Pathfinder et Élagage ont été sélectionnées pour réduire le réseau. L’analyse a été lancée en cliquant sur Aller pour obtenir la carte de cooccurrence des mots-clés. Les attributs de police et de couleur ont été modifiés pour améliorer la lisibilité visuelle (Figure 5). Le jeu de données de cooccurrence par mots-clés a été exporté via Output | Résumé du réseau sous forme HTML, CSV, RIS | Enregistrer en CSV. Le fichier CSV a été ouvert dans Microsoft Excel. Les colonnes « Freq », « Centrality » et « Label » étaient combinées, et un tri décroissant était effectué en utilisant Tri & Filter | Descendant. Les 20 mots-clés principaux ont été identifiés et organisés dans un tableau final (Tableau 3).
Analyse des groupes de mots-clés et des 6 principaux groupes
La catégorie de nœud était définie comme mot-clé dans CiteSpace. L’indice g était fixé à k = 17. Les sources de terme étaient définies sur Titre, Résumé, Mots-clés de l’auteur (DE) et Mots-clés Plus (ID). Dans le menu Élagage, les options de réseau fusionnés Pathfinder et Élagage étaient sélectionnées pour affiner le réseau. L’analyse du regroupement de mots-clés a été réalisée en cliquant sur Aller (Aller ). Les labels de cluster ont été extraits à l’aide de l’algorithme log-veroyloïsme (LLR). Seuls les groupes avec un score de silhouette supérieur à 0,7 ont été conservés. La carte de clustering a été générée en utilisant l’Optimisation des étiquettes de cluster | K : Les mots-clés et les paramètres d’affichage ont été ajustés pour une lisibilité optimale (Figure 6). Les détails des clusters ont été extraits via Clusters | Voir le contenu du cluster et organisé en une feuille de calcul Microsoft Excel. La table de données a été ouverte, et la colonne « Taille » a été sélectionnée et triée en utilisant Tri & Filtre > Descendant. Les résultats ont été compilés dans la table finale de regroupement des mots-clés (Tableau 4).
Analyse de clusters de chronologies de mots-clés
Le type de nœud était conservé comme mot-clé dans CiteSpace. L’indice g était fixé à k = 17. Les sources de terme étaient définies sur Titre, Résumé, Mots-clés de l’auteur (DE) et Mots-clés Plus (ID). Dans le menu Élagage, les options de réseau fusionnées Pathfinder et Élagage ont été sélectionnées pour tailler le réseau. L’analyse du regroupement de mots-clés a été réalisée en cliquant sur Go. Les labels de cluster ont été extraits en utilisant le même algorithme LLR et le seuil de score de silhouette (> 0,7). La vue de la timeline a été sélectionnée pour générer la carte de regroupement des timelines de mots-clés. Les réglages de police et de couleur ont été ajustés pour améliorer la lisibilité (Figure 7).
Analyse de la régénération de mots-clés
Le type de nœud était conservé comme mot-clé dans CiteSpace. L’indice g était fixé à k = 17. Les sources de terme étaient définies sur Titre, Résumé, Mots-clés de l’auteur (DE) et Mots-clés Plus (ID). Dans le menu Élagage, les options réseau fusionnées Pathfinder et Élagage étaient sélectionnées pour l’élagage réseau. L’analyse des mots-clés s’effectuait en cliquant sur Go. L’option Burstness a été sélectionnée, le paramètre γ a été fixé à 0,5, et la durée minimale de la rafale a été fixée à 2 ans pour effectuer l’analyse de détection des rafales de mots-clés. Les données ont été actualisées pour générer la liste des 25 mots-clés les plus forts avec les rafales de citations les plus fortes (Figure 8).
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Production de publications et tendances de croissance
La recherche initiale a permis de récupérer 15 861 articles et critiques liés à la sécurité des tunnels publiés entre 1992 et 2026 dans la Web of Science Core Collection (au 26 mars 2026). Après avoir exclu manuellement des publications non liées à l’axe de recherche (par exemple, études sur la sécurité des tunnels, la prédiction de la sécurité des tunnels et l’évaluation de la sécurité des fissures de revêtement d...
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Cette analyse bibliométrique offre un aperçu structuré des tendances de recherche en matière de sécurité des tunnels. En intégrant des métriques multidimensionnelles incluant la détection de rafales de mots-clés, le regroupement de timelines et l’analyse de centralité de cooccurrence, cette étude construit un cadre de connaissances dynamique. Ce cadre clarifie la structure intellectuelle et l’évolution thématique du domaine. Contrairement aux revues narratives traditionnelles qui reposen...
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Les auteurs affirment qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrent ou relation personnelle connue qui aurait pu influencer le travail rapporté dans cet article. Runze Xu est affiliée à Shandong Hi-Speed Construction Management Group Co., Ltd., et Kaixing Zhang est affiliée à Shandong Hi-speed Jinan West Ring Road Co., Ltd. Cette étude a été financée par le projet de planification scientifique et technologique de Shandong Hi-Speed Group Co., Ltd. (Subvention n° HS2022B074). Le financeur et les organisations affiliées à Shandong Hi-Speed n’ont eu aucun rôle dans la conception des études, l’analyse des données, l’interprétation, la préparation des manuscrits ou la décision de publication.
Lors de la révision du manuscrit, des outils de correction linguistique, notamment DeepSeek et Doubao, n’étaient utilisés que pour améliorer la grammaire, la clarté et la lisibilité. Les auteurs ont examiné et approuvé le texte édité et sont responsables du contenu final.
Cette étude a été financée par le projet de planification scientifique et technologique de Shandong Hi-Speed Group Co., Ltd. (Subvention n° HS2022B074). Les auteurs expriment leur sincère gratitude à tous ceux qui ont apporté conseils, assistance et soutien pour cette étude.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| CiteSpace | Chaomei Chen | https://citespace.podia.com/ | Logiciel de visualisation bibliométrique utilisé pour générer des réseaux de collaboration, des cartes de co-occurrence de mots-clés, des cartes de clusters, des vues chronologiques et des sorties de détection de pics. |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation | https://www.microsoft.com/excel | Logiciel de tableur utilisé pour le nettoyage des données, le tri, les calculs de fréquence et la préparation des tableaux. |
| Web of Science Core Collection | Clarivate | https://webofscience.clarivate.cn/wos/woscc/basic-search | Base de données bibliographique utilisée pour récupérer les enregistrements inclus dans l'analyse bibliométrique. |
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