Analiza bibliometricska postępu badań w dziedzinie bezpieczeństwa tuneli na podstawie CiteSpace

Podsumowanie

To badanie przedstawia bibliometryczną analizę badań nad bezpieczeństwem tuneli, wykorzystując dane z Web of Science i narzędzie CiteSpace w celu zidentyfikowania trendów publikacji, współpracy oraz punktów gorących w badaniach. Analiza ujawnia skupienie się na bezpieczeństwie pożarowym i ruchu drogowego, przesuwające się w kierunku inteligentnego zarządzania i odporności na wiele zagrożeń, z rozproszoną współpracą.

Streszczenie

Ze względu na stale rosnącą złożoność przestrzeni tunelowych oraz dywersyfikację związanych z nimi ryzyk, kompleksowe zrozumienie badań nad bezpieczeństwem w tunelach jest niezbędne. Niniejsze badanie wykorzystuje CiteSpace do przeprowadzenia analizy bibliometrycznej publikacji na temat bezpieczeństwa w tunelach w Web of Science Core Collection. Wyniki pokazują, że liczba publikacji wzrosła systematycznie, z znacznym wzrostem po 2017 roku. Central South University jest głównym wkładczykiem, a Tunnelling and Underground Space Technology wyróżnia się jako ważne czasopismo. Badania są wysoce interdyscyplinarne, obejmujące inżynierię podziemną, inżynierię bezpieczeństwa przeciwpożarowego i powiązane dyscypliny, choć sieci współpracy między autorami i instytucjami pozostają rozdrobnione, co odzwierciedla ograniczoną synergię. Analiza słów kluczowych pokazuje, że punkty gorące badań koncentrują się na bezpieczeństwie pożarowym w tunelach i analizie wypadków drogowych, z przejściem od teorii podstawowej i oceny ryzyka ku inteligentnemu i zorientowanemu na system zarządzaniu. Dziedzina przesuwa się od tradycyjnej analizy statycznej do dynamicznej analizy bezpieczeństwa operacyjnego, oceny wielorakiego powiązanego ryzyka i oceny odporności systemu. Jednakże wyzwania pozostają w integracji technologii cyfrowych i współpracy interdyscyplinarnej. W przeciwieństwie do tradycyjnych narracyjnych przeglądów, które często opierają się na fragmentarycznych lub statycznych ocenach, niniejsze badanie zapewnia powtarzalną bibliometryczną ramę do dynamicznego mapowania ewolucji badań nad bezpieczeństwem w tunelach. Oferuje metodologicznie strukturalizowane wglądy do identyfikacji nowych trendów i wskazówek dla przyszłych interdyscyplinarnych badań.

Wprowadzenie

Jakoż kluczowy element nowoczesnych sieci transportowych i infrastrukturalnych, tunele stale zwiększają się pod względem skali i złożoności na całym świecie. Jednak unikalne i ograniczające środowisko w tunelach stanowi znaczne wyzwanie bezpieczeństwa, w tym pęknięcia strukturalne¹, ryzyko pożaru², zagrożenia dla ruchu³, zagadnienia dotyczące bezpieczeństwa eksploatacji⁴ oraz kwestie związane z monitorowaniem bezpieczeństwa na całym cyklu życia⁵. Historyczne dane konsekwentnie pokazują, że incydenty w tunelach, szczególnie pożary, często prowadzą do poważnych ofiar śmiertelnych i strat materialnych⁶. Te incydenty nie tylko uszkadzają pojazdy i samą strukturę tunelu, ale również ujawniają niedoskonałości istniejących strategii reagowania w sytuacjach zagrożenia⁷. Dlatego głębokie badania nad bezpieczeństwem tuneli są nie tylko fundamentalne dla zapewnienia długoterminowego stabilnego działania infrastruktury, ale także konieczne dla ochrony bezpieczeństwa publicznego, optymalizacji systemów zarządzania sytuacjami nadzwyczajnymi⁸, promowania zrównoważonego rozwoju⁹ oraz poprawy dobrostanu społecznego.

Wczesne badania nad bezpieczeństwem tuneli można prześledzić do lat 90. XX wieku. Tematy badań koncentrowały się głównie na podstawowych kwestiach, takich jak gromadzenie się palnych gazów i ewakuacja personelu w tunelach. Następnie dziedzina ta doświadczyła znacznego postępu, z licznymi naukowcami prowadzącymi rozległe i cenne badania. Zakres badań stopniowo poszerzył się o zagadnienia takie jak mechanizmy wypadków tunelowych, projektowanie systemów przeciwpożarowych, kontrola bezpieczeństwa budowy, oraz optymalizacja projektowania strukturalnego. Od początku XXI wieku, szczególnie w ciągu ostatnich dwóch dekad, z szybkiego rozwoju digitalizacji i technologii inteligentnych, zakres badań ewoluował dalej w kierunku obszarów pionierskich takich jak monitoring stabilności strukturalnej^10,11, prognozowanie ryzyka wypadków, systemy oświetlenia tuneli, zachowania kierowców oraz systemy interakcji z kierowcą. Istniejące badania nad bezpieczeństwem tuneli można ogólnie podzielić na trzy główne aspekty.

Po pierwsze, niektóre badania koncentrują się na mechanizmach transmisji łańcuchów katastrof pożarowych w warunkach wielowymiarowych¹². Te badania stosowały metody takie jak statystyczna analiza wypadków¹³, retrospektywne badania oparte na przypadkach oraz probabilistyczną ocenę ryzyka (PRA) w celu zbadania przyczyn wypadków, oceny ryzyka¹⁴, mechanizmów ewolucji pożaru, symulacji ewakuacji¹⁵ oraz monitorowania bezpieczeństwa strukturalnego. Po drugie, wiele badań koncentruje się na zwiększeniu możliwości proaktywnej prewencji i kontroli w dynamicznych środowiskach. Wielu naukowców zastosowało symulacje dynamiki płynów obliczeniowych (CFD)¹⁶, zintegrowane modelowanie BIM-GIS oraz technologie wieloźródłowych sieci czujników, aby analizować propagację dymu pożarowego, zmniejszanie widoczności, optymalizację dynamicznych ścieżek ewakuacji oraz monitorowanie zdrowia i wczesne ostrzeżenia podczas eksploatacji tuneli¹⁷. Te badania dodatkowo zoptymalizowały systemy wentylacji i odprowadzania dymu tuneli¹⁸, poprawiły inteligentne konfiguracje oświetlenia¹⁹ oraz poszerzyły badania nad modelowaniem zachowania ludzi i zarządzaniem pętlą zamkniętą opartym na bliźniaczych cyfrowych modelach. Po trzecie, niektóre badania koncentrują się przede wszystkim na zastosowaniu zaawansowanych technologii i dążeniu do zrównoważonego rozwoju tuneli. Niektórzy naukowcy zastosowali technologie cyfrowe i inteligentne, takie jak Realność Wirtualna (VR)²⁰ oraz Modelowanie Informacji o Budynku (BIM)²¹ do wybuchów tunelowych²², wykrywania podziemnych pustek oraz wsparcia podczas wykopu. Te badania eksplorują również skoordynowany rozwój czynników środowiskowych, społecznych i ekonomicznych podczas procesów inżynieryjnych tuneli, ze szczególnym uwzględnieniem zrównoważenia²³. Ponadto, niektórzy naukowcy zastosowali metody bibliometryczne do przeglądu badań nad osiadaniem gruntu podczas tunelowania²⁴, przeprowadzali analizy wizualne inspekcji infrastruktury²⁵ oraz badali związek między oświetleniem tuneli a rozwojem niskoemisyjnym²⁶.

Bezpieczeństwo tuneli ewoluowało w kierunku kompleksowego i interdyscyplinarnego pola badań^6,26. Jednak nadal brakuje systematycznych i zintegrowanych badań, a ewolucja struktury wiedzy oraz identyfikacja nowych trendów w tej dziedzinie są nadal niewystarczająco jasne, co utrudnia określenie przyszłych kierunków badań. Przeglądy narracyjne są cenne dla interpretacji mechanizmów, porównywania praktyk inżynieryjnych i syntezy wiedzy eksperckiej. Jednak są one często ogran

Protokół

Niniejsze badanie przeprowadziło systematyczną analizę bibliometryczną w celu zidentyfikowania i wizualizowania trendów badawczych w dziedzinie bezpieczeństwa tuneli w latach 1992–2026.

Wyszukiwanie literatury i zbieranie danych
Uzyskaj dostęp do bazy danych Web of Science Core Collection (WoSCC). Strategia wyszukiwania została przeprowadzona za pomocą następującego zapytania specyficznego dla tematu: TS = [(„tunel” i „bezpieczeństwo tuneli”)]. Po wprowadzeniu zapytania kliknięto przycisk „Wyszukaj”, aby uruchomić wyszukiwanie literatury. Wyniki zostały przefiltrowane poprzez wybranie „Artykuły”, „Artykuły przeglądowe” i „Publikacje dostępne we wczesnym dostępie” jako typy dokumentów. Zostało zebranych łącznie 15861 artykułów i artykułów przeglądowych opublikowanych w latach 1992–2026. Niniejsze badanie koncentruje się na kluczowych obszarach, takich jak bezpieczeństwo pożarowe tuneli, bezpieczeństwo drogowe, bezpieczeństwo ruchu drogowego i ewakuacji personelu, mając na celu przegląd postępów badań i punktów gorących w ogólnym bezpieczeństwie tuneli. Dlatego publikacje dotyczące bezpieczeństwa wykopu tuneli, przewidywania bezpieczeństwa tuneli tarczowych i oceny bezpieczeństwa pęknięć w stropach tuneli zostały wykluczone. Po tej procedurze przesiewającej 428 artykuły zostały zachowane do dalszej analizy. W sekcji „Zawartość rekordu” wybrano „Pełny rekord i cytowane odniesienia”, a przefiltrowany zestaw danych został eksportowany jako pliki „Plain Text”. Każdy rekord został zweryfikowany pod kątem zawartości pełnej cytacji i współautorstwa. Szczegółowy proces przesiewania przedstawiono na diagramie przepływowym (Rysunek 1).

Przetwarzanie wstępne danych
Zestaw danych w formacie tekstowym wyeksportowany z WoSCC został zaimportowany do arkusza kalkulacyjnego za pomocą funkcji Dane | Z tekstu/CSV . Znaki tabulacji i spacji zostały wybrane jako separatory do rozdzielania tekstu na kolumny. Wynikiem był arkusz kalkulacyjny używany do filtrowania, sortowania i podsumowywania zapisów dla kolejnych analiz. Zapisy zostały zagregowane według roku publikacji w celu obliczenia liczby publikacji rocznych i kumulatywnych. Kolumna Dziennik (SO) została przefiltrowana, aby zachować tylko czasopisma z trzema lub więcej artykułami. Instytucje zostały posortowane według częstotliwości i centralności w celu zidentyfikowania 10 najważniejszych instytucji, a słowa kluczowe zostały posortowane według częstotliwości i centralności w celu zidentyfikowania 20 najważniejszych słów kluczowych. Klucze słowne zostały posortowane według wielkości, a zachowano sześć największych klastrów. Szczegółowe kryteria i procedury dla każdej operacji zostały opisane w odpowiednich podsekcjach analitycznych.

Dla analizy ewolucji liczby opublikowanych publikacji, kolumna Rok publikacji (PY) została przefiltrowana w oprogramowaniu arkuszowym, a wartości zostały przekształcone na format numeryczny. Następnie zapisy zostały zagregowane według roku publikacji w celu obliczenia zarówno liczby publikacji rocznych, jak i kumulatywnych. Wykres trendów publikacji został wygenerowany poprzez skonstruowanie wykresu słupkowego dla rocznego wyników i nałożenie wykresu liniowego dla łącznej sumy (Rysunek 2). Dla analizy wzorców dystrybucji czasopism publikacji, kolumna Dziennik (SO) została odizolowania, a liczba zapisów dla każdego czasopisma została obliczona. Częstotliwość publikacji została obliczona dla każdego czasopisma między 1992 a 2026 rokiem, grupując zapisy według tytułu czasopisma i sortując wyniki w kolejności malejącej. Czasopisma z trzema lub więcej artykułami zostały zachowane, co dało 28 czasopism, a wyniki przedstawiono w skróconej tabeli (Tabela 1).

Analiza współpracy autorów
Zestaw danych w formacie tekstowym WoSCC został zaimportowany i skonfigurowany w programie CiteSpace za pomocą polecenia Dane | Importuj | Web of Science, a odpowiednie katalogi wejściowe i wyjściowe zostały określone. Po dogłębnej analizie odnalezionej literatury, publikację z lat 1992–2004 stanowiła stosunkowo małą część zestawu danych. Co więcej, treść badań i tematy tych publikacji były rozproszone i wykazywały słabe związki z bezpieczeństwem tuneli. Włączenie tych prac do analizy bibliometrycznej wprowadziłoby nadmierną redundancję i zamazałaby identyfikację punktów gorących badań i ewoluujących trendów. Ponadto literatura odnaleziona w marcu 2026 roku nie mogła w pełni reprezentować rocznego wyników publikacji za 2026 rok. W związku z tym analizę CiteSpace ograniczono do literatury opublikowanej w latach 2005–2025. Okres czasowy ustawiono na lata 2005–2025 w oparciu o istotność publikacji, z użyciem przecinania czasowego co roku z przecinkiem czasowym 1 roku.

Program CiteSpace został skonfigurowany z węzłem jako autorem. Kryterium wyboru ustawiono na indeks g (k = 15). Źródła terminów ustawiono na Tytuł, Abstrakt, Autorskie słowa kluczowe (DE) i Słowa kluczowe Plus (ID). W menu Usuwanie wybrane zostały opcje Pathfinder i Usuwanie w sieci połączonej, aby uprościć strukturę sieci. Analiza została urucho

Wyniki

Wyniki publikacji i trendy wzrostowe
Początkowe wyszukiwanie zwróciło 15861 artykułów i przeglądów związanych z bezpieczeństwem tuneli opublikowanych w latach 1992-2026 z Web of Science Core Collection (stan na 26 marca 2026). Po ręcznym wykluczeniu publikacji niezwiązanych z tematem badań (np. badania nad bezpieczeństwem wykopu tunelu, prognozowaniem bezpieczeństwa tuneli i oceną bezpieczeństwa pęknięć okładziny tunelowej), do analizy bibliometrycznej zachowało się 428 artykułów i przeglądów skupi...

Dyskusja

Ta analiza bibliometryczna zapewnia strukturalne przedstawienie trendów badawczych w dziedzinie bezpieczeństwa tuneli. Integrując wielowymiarowe metryki, w tym wykrywanie eksplozji słów kluczowych, grupowanie chronologiczne i analizę centralności współwystępowania, niniejsze badanie konstruuje dynamiczny strukturalny framework wiedzy. Framework ten wyjaśnia strukturę intelektualną dziedziny i jej tematyczną ewolucję. W przeciwieństwie do tradycyjnych narracyjnych przeglądów, które często opierają się na fragmentarycznych...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
CiteSpace	Chaomei Chen	https://citespace.podia.com/	Oprogramowanie do bibliometracji i wizualizacji, używane do generowania sieci współpracy, map współwystępowania słów kluczowych, map klastera, widoków osi czasu i wyników wykrywania skurczów.
Microsoft Excel	Microsoft Corporation	https://www.microsoft.com/excel	Oprogramowanie arkusza kalkulacyjnego używane do czyszczenia danych, sortowania, obliczeń częstotliwości i przygotowywania tabel.
Web of Science Core Collection	Clarivate	https://webofscience.clarivate.cn/wos/woscc/basic-search	Baza bibliograficzna używana do pobierania zapisów zawartych w analizie bibliometrycznej.