Análise bibliométrica do progresso em pesquisa em segurança em túneis baseada no CiteSpace

Resumo

Este estudo apresenta uma análise bibliométrica da pesquisa em segurança de túneis, utilizando dados da Web of Science e a ferramenta CiteSpace para identificar tendências de publicação, colaboração e pontos críticos de pesquisa. A análise revela um foco em segurança contra incêndios e trânsito, com uma transição para uma gestão inteligente e resiliência multi-risco, com colaboração fragmentada.

Resumo

Devido à complexidade cada vez maior dos espaços dos túneis e à diversificação dos riscos associados, é essencial uma compreensão abrangente da pesquisa em segurança dos túneis. Este estudo utiliza o CiteSpace para realizar uma análise bibliométrica de publicações sobre segurança em túneis na Web of Science Core Collection. Os resultados mostram que o número de publicações aumentou de forma constante, com um aumento significativo após 2017. A Central South University é a principal colaboradora, e Tunneling and Underground Space Technology se destaca como uma revista importante. A pesquisa é altamente interdisciplinar, abrangendo engenharia subterrânea, engenharia de segurança contra incêndio e disciplinas relacionadas, embora as redes de colaboração entre autores e instituições permaneçam fragmentadas, refletindo sinergias limitadas. A análise de palavras-chave mostra que os pontos críticos de pesquisa focam na segurança contra incêndio em túneis e na análise de acidentes de trânsito, com uma transição da teoria fundamental e avaliação de risco para uma gestão inteligente e orientada ao sistema. O campo está mudando da análise estática tradicional para análise dinâmica de segurança operacional, avaliação de riscos acoplados multi-risco e avaliação de resiliência de sistemas. No entanto, ainda existem desafios na integração de tecnologias digitais e colaboração transdisciplinar. Ao contrário das revisões narrativas tradicionais, que frequentemente dependem de avaliações fragmentadas ou estáticas, este estudo fornece uma estrutura bibliométrica reprodutível para mapear dinamicamente a evolução da pesquisa em segurança em túneis. Oferece insights estruturados metodologicamente para identificar tendências emergentes e orientar futuras investigações interdisciplinares.

Introdução

Como componente crítico das redes modernas de transporte e infraestrutura, os túneis aumentaram continuamente em escala e complexidade ao redor do mundo. No entanto, o ambiente único e confinado dentro dos túneis apresenta desafios significativos de segurança, incluindo rachaduras^{estruturais 1}, riscos^{de incêndio 2}, riscos^{de trânsito 3}, preocupações de segurança^{operacional 4} e questões relacionadas ao monitoramento de segurança durante todo o ciclo^{de vida 5}. Dados históricos mostram consistentemente que incidentes dentro de túneis, especialmente incêndios, frequentemente resultam em graves vítimas e danos à^{propriedade 6}. Esses incidentes não apenas danificam os veículos e a própria estrutura do túnel, mas também revelam as deficiências das estratégias de resposta à segurança^{existentes 7}. Portanto, pesquisas aprofundadas sobre segurança em túneis não são apenas fundamentais para garantir a operação estável de longo prazo da infraestrutura, mas também necessárias para salvaguardar a segurança pública, otimizar sistemas de gestão^{de emergências 8}, promover o desenvolvimento sustentável⁹ e melhorar o bem-estar social.

Pesquisas iniciais sobre segurança em túneis podem ser rastreadas até a década de 1990. Os temas de pesquisa focaram principalmente em questões fundamentais, como o acúmulo de gases inflamáveis e a evacuação de pessoal em túneis. Posteriormente, o campo experimentou progresso significativo, com inúmeros estudiosos conduzindo pesquisas extensas e valiosas. O escopo da pesquisa foi gradualmente expandido para incluir questões como mecanismos de acidente em túneis, projeto de sistemas de proteção contra incêndio, controle de segurança na construção e otimização do projeto estrutural. Desde o início^{do século XXI}, especialmente nas últimas duas décadas, com o rápido avanço da digitalização e das tecnologias inteligentes, o escopo da pesquisa evoluiu ainda mais para áreas de fronteira, como monitoramento de estabilidade^{estrutural 10,11}, previsão de risco de acidentes, sistemas de iluminação de túneis, comportamento do motorista e sistemas de interação de informações do motorista. Pesquisas existentes sobre segurança em túneis podem ser amplamente categorizadas em três aspectos principais.

Primeiro, alguns estudos focam nos mecanismos de transmissão de cadeias de desastres de incêndio sob condições de acoplamento^{multifatorial 12}. Esses estudos empregaram métodos como análise estatística de^{acidentes 13}, estudos retrospectivos baseados em casos e avaliação probabilística de risco (PRA) para investigar causalidade do acidente, avaliação^{de risco 14}, mecanismos de evolução do incêndio, simulação^{de evacuação 15} e monitoramento de segurança estrutural. Em segundo lugar, diversos estudos focam no aprimoramento das capacidades proativas de prevenção e controle em ambientes dinâmicos. Muitos estudiosos utilizaram simulações de dinâmica dos fluidos computacional (CFD^{) 16}, modelagem integrada BIM-GIS e tecnologias de redes de sensores multi-fonte para analisar propagação de fumaça de incêndio, atenuação da visibilidade, otimização dinâmica do caminho de evacuação e monitoramento de saúde e alerta precoce durante a operação do^{túnel 17}. Esses estudos otimizaram ainda mais os sistemas de ventilação de túneis e exaustão^{de fumaça 18}, melhoraram configurações de iluminação^{inteligente 19} e avançaram a exploração da modelagem do comportamento humano e do gerenciamento digital de circuito fechado acionado por dois guiados por gêmeos. Terceiro, certos estudos focam principalmente na aplicação de tecnologias avançadas e na busca pelo desenvolvimento sustentável de túneis. Alguns estudiosos empregaram tecnologias digitais e inteligentes, como Realidade Virtual (VR)²⁰e Modelagem de Informação de Edifícios (BIM)²¹para detonação de^túneis, detecção de vazios subterrâneos e suporte à escavação. Esses estudos também exploram o desenvolvimento coordenado de fatores ambientais, sociais e econômicos durante os processos de engenharia de túneis, com foco em sustentabilidade²³. Além disso, alguns estudiosos aplicaram métodos bibliométricos para revisar pesquisas sobre sedimentação do solo em túneis²⁴, realizar análises visuais da inspeção^{de infraestrutura 25} e examinar a relação entre iluminação de túneis e desenvolvimento de baixo carbono²⁶.

A segurança em túneis evoluiu para um campo de pesquisa abrangente e interdisciplinar ^6,26. No entanto, estudos sistemáticos e integrados ainda são insuficientes, e a evolução da estrutura do conhecimento e a identificação de tendências emergentes nessa área ainda não são suficientemente claras, dificultando a determinação de direções futuras de pesquisa. Revisões narrativas são valiosas para interpretar mecanismos, comparar práticas de engenharia e sintetizar conhecimento de especialistas. No entanto, elas são frequentemente limitadas pela subjetividade da seleção literária e pela dificuldade em rastrear quantitativamente a evolução temporal de grandes campos de pesquisa. A análise bibliométrica complementa a revisão narrativa ao fornecer critérios transparentes de recuperação, procedimentos de processamento de dados repetíveis e indicadores quantitativos de colaboração, centralidade, agrupamento e evolução em explosões. Neste estudo, o CiteSpace foi usado não como substituto da interpretação especializada, mas como ferramenta de visualização e mapeamento quantitativo para identificar a estrutura intelectual e os temas emergentes da pesquisa em segurança de túneis. O escopo deste estudo foi limitado à segurança em túneis. Esse escopo incluía segurança contra incêndios, controle de fumaça, evacuação, segurança no trânsito, comportamento do motorista, iluminação de túneis, ventilação, controle ambiental, monitoramento, gestão de emergências, avaliação de riscos e resiliência do sistema durante a operação do túnel. Estudos que tratavam principalmente da segurança em escavações de túneis, previsão de construção de túneis de escudo, detonações, agravamento do solo, suporte à construção e diagnóstico de fissuras no revestimento foram excluídos, a menos que abordassem explicitamente os resultados de segurança operacional. Essas exclusões foram aplicadas porque o risco geotécnico em estágio de construção e a gestão de segurança em estágio operacional diferem substancialmente em mecanismos, fontes de dados, indicadores de avaliação e intervenções de^{engenharia 27,28}.

Para esclarecer sistematicamente as características e tendências da pesquisa no campo da segurança em túneis, este estudo realiza uma análise bibliométrica usando a ferramenta de visualização CiteSpace baseada em dados da Web of Science Core Collection (WoSCC), excluindo publicações em língua chinesa e diversos materiais informais de pesquisa. A análise abrange características de produção de publicações, principais periódicos, redes de colaboração entre autores centrais e instituições, a distribuição e agrupamento de palavras-chave de pesquisa ao longo do tempo, e direções emergentes de fronteira²⁸. Em contraste com as abordagens convencionais de revisão, este estudo estabelece um protocolo bibliométrico quantitativo, reproduzível e baseado em visualização. Ele integra métricas multidimensionais, como detecção de explosões de palavras-chave, agrupamento de linhas do tempo e análise de centralidade de coocorrência. Utilizando essas métricas, o estudo constrói uma estrutura de conhecimento abrangente e dinâmica que esclarece sistematicamente a estrutura intelectual e a evolução temática do campo. Este estudo tem dois objetivos analíticos principais. O primeiro objetivo é construir uma estrutura de conhecimento abrangente e dinâmica usando a ferramenta de visualização CiteSpace, superando assim a natureza fragmentada e estática das avaliações tradicionais de revisão. A segunda é investigar se a pesquisa em segurança em túneis passou por transições de fase identificáveis, especificamente uma mudança das teorias fundamentais convencionais e da análise estática de risco para um sistema inteligente, sistemático e acoplado de múltiplos riscos de gestão dinâmica de segurança.

Protocolo

Este estudo realizou uma análise bibliométrica sistemática para identificar e visualizar tendências de pesquisa na área de segurança em túneis de 1992 a 2026.

Busca bibliográfica e coleta de dados
Acesse o banco de dados Web of Science Core Collection (WoSCC). A estratégia de busca foi realizada usando a seguinte consulta específica por tópico: TS = [("túnel" e "segurança do túnel")]. Após a consulta ser inserida, o botão "Buscar" era clicado para executar a busca de literatura. Os resultados foram filtrados selecionando "Artigos", "Artigos de Revisão" e "Publicações em Acesso Antecipado" como tipos de documento. Um total de 15.861 artigos e artigos de revisão publicados entre 1992 e 2026 foram coletados. Este estudo foca em áreas centrais como segurança contra incêndios em túneis, segurança no trânsito, segurança no trânsito e evacuação de pessoal, com o objetivo de revisar o progresso da pesquisa e os pontos críticos na segurança geral dos túneis. Portanto, publicações relacionadas à segurança de escavação de túneis, previsão de segurança de túneis de escudo e avaliação de segurança de trincas no revestimento de túneis foram excluídas. Após esse processo de triagem, 428 artigos foram retidos para análise adicional. Na seção "Registrar Conteúdo", "Registro Completo e Referências Citadas" foi selecionado, e o conjunto de dados filtrado foi exportado como arquivos "Texto Simples". Cada registro foi verificado para conter informações completas de citação e coautoria. O processo detalhado de triagem é apresentado em um diagrama de fluxo (Figura 1).

Pré-processamento de dados
O conjunto de dados em texto simples exportado do WoSCC foi importado para uma planilha usando o Data | Da função de Texto/CSV . Caracteres tab e espaço eram selecionados como delimitadores para separar o texto em colunas. A planilha resultante foi usada para filtrar, ordenar e resumir os registros para análises subsequentes. Os registros foram agregados por ano de publicação para calcular a contagem anual e cumulativa de publicações. A coluna Journal (SO) foi filtrada para manter apenas periódicos com três ou mais artigos. As instituições foram ordenadas por frequência e centralidade para identificar as 10 principais instituições, e as palavras-chave foram ordenadas por frequência e centralidade para identificar as 20 principais palavras-chave. Os agrupamentos de palavras-chave foram ordenados por tamanho, e os seis maiores agrupamentos foram mantidos. Critérios e procedimentos detalhados para cada operação foram descritos nas respectivas subseções analíticas.

Para a análise da evolução numérica da literatura publicada, a coluna Ano de Publicação (PY) era filtrada no software da planilha e os valores convertidos para o formato numérico. Os registros foram então agregados por ano de publicação para calcular tanto a contagem anual quanto a cumulativa de publicações. Um gráfico de tendência de publicação foi gerado construindo um gráfico de barras para a produção anual e sobrepondo um gráfico de linhas para o total acumulado (Figura 2). Para a análise dos padrões de distribuição de periódicos de publicação, a coluna Journal (SO) foi isolada, e o número de registros para cada periódico foi calculado. A frequência de publicação foi calculada para cada periódico entre 1992 e 2026 agrupando os registros de acordo com o título do periódico e ordenando os resultados em ordem decrescente. Periódicos com três ou mais artigos foram mantidos, resultando em 28 periódicos, e os resultados foram apresentados em uma tabela resumida (Tabela 1).

Análise da colaboração dos autores
O conjunto de dados em texto simples do WoSCC foi importado e configurado no CiteSpace usando o conjunto de dados | Importação | Comando Web of Science , e os diretórios de entrada e saída eram especificados conforme apropriado. Após uma revisão aprofundada da literatura recuperada, publicações de 1992 a 2004 foram consideradas representar uma proporção relativamente pequena do conjunto de dados. Mais importante ainda, o conteúdo e os temas de pesquisa dessas publicações foram dispersos e mostraram pouca relevância para a segurança dos túneis. Incorporar esses artigos à análise bibliométrica teria introduzido redundância excessiva e obscurecido a identificação de pontos críticos de pesquisa e tendências em evolução. Além disso, a literatura recuperada em março de 2026 não conseguiu representar totalmente a produção anual de publicações de 2026. Consequentemente, a análise do CiteSpace foi restrita à literatura publicada entre 2005 e 2025. O período foi definido de 2005 a 2025 com base na relevância da publicação, usando segmentação anual de tempo com um intervalo de 1 ano.

O CiteSpace foi configurado com o autor como tipo de nó. O critério de seleção foi definido para o índice g (k = 15). As fontes de termo foram definidas como Título, Resumo, Palavras-chave do Autor (DE) e Palavras-chave Plus (ID). No menu Poda, tanto o Pathfinder quanto o Poding foram selecionados para simplificar a estrutura da rede. A análise foi executada clicando em Ir para produzir a visualização da rede de colaboração com autores. Tamanhos de fonte e esquemas de cores foram ajustados para melhorar a legibilidade (Figura 3).

Colaboração institucional e análise das 10 principais instituições
O tipo de nó foi definido como instituição no CiteSpace. O critério de seleção foi definido para o índice g (k = 25). As fontes de termo foram definidas como Título, Resumo, Palavras-chave do Autor (DE) e Palavras-chave Plus (ID). No menu Poding, as opções de rede mescladas foram selecionadas para Pathfinder e Poding para reduzir a complexidade da rede.

A análise foi realizada pressionando Go para gerar o mapa de colaboração institucional. A tipografia e as configurações de cor foram ajustadas para melhorar a interpretabilidade (Figura 4). Os dados de colaboração institucional foram salvos usando o Output | Resumo da Rede como HTML, CSV, RIS | Salve como CSV. O arquivo CSV era então aberto no Microsoft Excel. As colunas "Freq", "Centrality" e "Label" foram combinadas, e uma ordenação decrescente foi aplicada usando Sort & Filter | Descendo. As 10 principais instituições foram extraídas e reunidas em uma tabela final (Tabela 2).

Coocorrência de palavras-chave e análise das 20 principais palavras-chave
No CiteSpace, o tipo de nó era definido como palavra-chave. O índice g foi definido para k = 17. As fontes de termo foram definidas como Título, Resumo, Palavras-chave do Autor (DE) e Palavras-chave Plus (ID). No menu Poding, as opções de rede mescada foram selecionadas para Pathfinder e Poding para reduzir a rede. A análise foi iniciada clicando em Ir para obter o mapa de coocorrência de palavras-chave. Os atributos de fonte e cor foram modificados para melhorar a legibilidade visual (Figura 5). O conjunto de dados de coocorrência de palavras-chave foi exportado através do Output | Resumo da Rede como HTML, CSV, RIS | Salve como CSV. O arquivo CSV foi aberto no Microsoft Excel. As colunas "Freq", "Centrality" e "Label" foram combinadas, e uma ordenação descendente foi realizada usando Sort & Filter | Descendo. As 20 principais palavras-chave foram identificadas e organizadas em uma tabela final (Tabela 3).

Análise de clusters de palavras-chave e dos 6 principais clusters
A categoria de nó foi definida como palavra-chave no CiteSpace. O índice g foi definido para k = 17. As fontes de termo foram definidas como Título, Resumo, Palavras-chave do Autor (DE) e Palavras-chave Plus (ID). No menu Poding, as opções de rede mescadas foram selecionadas para refinar a rede Pathfinder e Poding. A análise de agrupamento de palavras-chave foi realizada clicando em Go. Os rótulos de cluster foram extraídos usando o algoritmo logarítmico-verosimilhança (LLR). Apenas agrupamentos com pontuação de silhueta maior que 0,7 foram mantidos. O mapa de clustering foi gerado usando Otimização de Rótulos de Cluster | K: Palavras-chave e configurações de exibição foram ajustadas para legibilidade ótima (Figura 6). Os detalhes dos clusters foram extraídos via Clusters | Visualize o conteúdo do Cluster e organizado em uma planilha de exercícios do Microsoft Excel. A tabela de dados foi aberta, e a coluna "Tamanho" foi selecionada e ordenada usando Ordenar & Filtrar > Descendente. Os resultados foram compilados na tabela final de agrupamento de palavras-chave (Tabela 4).

Análise de clusters de linhas do tempo de palavras-chave
O tipo de nó era mantido como palavra-chave no CiteSpace. O índice g foi definido para k = 17. As fontes de termo foram definidas como Título, Resumo, Palavras-chave do Autor (DE) e Palavras-chave Plus (ID). No menu Poding, as opções de rede fusionadas foram selecionadas para podar a rede. A análise de agrupamento de palavras-chave foi executada clicando em Go. Os rótulos de cluster foram extraídos usando o mesmo algoritmo LLR e limiar de pontuação de silhueta (> 0,7). A Visualização da Linha do Tempo foi selecionada para gerar o mapa de agrupamento da linha do tempo por palavras-chave. As configurações de fonte e cor foram ajustadas para melhorar a legibilidade (Figura 7).

Análise de explosão de palavras-chave
O tipo de nó era mantido como palavra-chave no CiteSpace. O índice g foi definido para k = 17. As fontes de termo foram definidas como Título, Resumo, Palavras-chave do Autor (DE) e Palavras-chave Plus (ID). No menu Poda, as opções de rede mescladas foram selecionadas para poda de rede Pathfinder e Poda. A análise de palavras-chave era feita clicando em Go. A opção Burstness foi selecionada, o parâmetro γ definido para 0,5 e a duração mínima da rajada foi definida para 2 anos para realizar a análise de detecção de rajadas de palavras-chave. Os dados foram atualizados para gerar a lista das 25 principais palavras-chave com os maiores surtos de citação (Figura 8).

Resultados

Produção de publicações e tendências de crescimento
A busca inicial recuperou 15.861 artigos e resenhas relacionados à segurança em túneis publicados entre 1992 e 2026 da Web of Science Core Collection (em 26 de março de 2026). Após a exclusão manual de publicações não relacionadas ao foco da pesquisa (por exemplo, estudos sobre segurança em escavações de túneis, previsão de segurança de túneis e avaliação de segurança de trincas no revestimento de túneis), 428 artigo...

Discussão

Esta análise bibliométrica oferece uma visão estruturada das tendências de pesquisa em segurança em túneis. Ao integrar métricas multidimensionais, incluindo detecção de explosões de palavras-chave, agrupamento de linhas do tempo e análise de centralidade de coocorrência, este estudo constrói uma estrutura dinâmica de conhecimento. Esse arcabouço esclarece a estrutura intelectual e a evolução temática do campo. Ao contrário das revisões narrativas tradicionais, que frequentemente depende...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
CiteSpace	Chaomei Chen	https://citespace.podia.com/	Software de visualização bibliométrica usado para gerar redes de colaboração, mapas de co-ocorrência de palavras-chave, mapas de cluster, visualizações de linha do tempo e saídas de detecção de explosão.
Microsoft Excel	Microsoft Corporation	https://www.microsoft.com/excel	Software de planilha usado para limpeza de dados, ordenação, cálculos de frequência e preparação de tabelas.
Web of Science Core Collection	Clarivate	https://webofscience.clarivate.cn/wos/woscc/basic-search	Banco de dados bibliográfico usado para recuperar os registros incluídos na análise bibliométrica.