Исследовательская статья
В данном исследовании представлен библиометрический анализ исследований безопасности в туннелях с использованием данных Web of Science и инструмента CiteSpace для выявления тенденций публикаций, сотрудничества и горячих точек исследований. Анализ показывает акцент на пожарной и дорожной безопасности, переходя к интеллектуальному управлению и устойчивости к нескольким опасностям с фрагментированным сотрудничеством.
Из-за постоянно растущей сложности туннельных пространств и диверсификации связанных рисков комплексное понимание исследований безопасности в тоннелях крайне важно. В данном исследовании используется CiteSpace для проведения библиометрического анализа публикаций по безопасности в туннелях из Web of Science Core Collection. Результаты показывают, что количество публикаций стабильно росло, с значительным ростом после 2017 года. Central South University является ведущим автором, а журнал Tunnelling and Underground Space Technology выделяется как важный журнал. Исследования являются глубоко междисциплинарными и охватывают подземное строительство, инженерию пожарной безопасности и смежные дисциплины, хотя сети сотрудничества между авторами и учреждениями остаются фрагментированными, отражая ограниченную синергию. Анализ ключевых слов показывает, что горячие точки исследования сосредоточены на пожарной безопасности в туннелях и анализе дорожно-транспортных происшествий, переходя от фундаментальной теории и оценки рисков к интеллектуальному и системно-ориентированному управлению. Область переходит от традиционного статического анализа к динамическому анализу операционной безопасности, многоопасной оценке рисков и оценке устойчивости систем. Однако сложности при интеграции цифровых технологий и трансдисциплинарного сотрудничества остаются. В отличие от традиционных нарративных обзоров, которые часто опираются на фрагментированные или статические оценки, это исследование предоставляет воспроизводимую библиометрическую основу для динамического картирования эволюции исследований безопасности в туннелях. Он предлагает методологически структурированные инсайты для выявления новых тенденций и направления будущих междисциплинарных исследований.
Будучи важнейшим элементом современных транспортных и инфраструктурных сетей, тоннели постоянно увеличиваются по масштабу и сложности по всему миру. Однако уникальная и ограниченная среда внутри туннелей создаёт серьёзные проблемы с безопасностью, включая структурныетрещины 1,пожарные риски 2, дорожныеопасности 3, вопросы эксплуатационнойбезопасности 4 и вопросы, связанные с мониторингом безопасности на протяжении всего жизненногоцикла 5. Исторические данные последовательно показывают, что инциденты в туннелях, особенно пожары, часто приводят к серьёзным жертвам и ущербуимуществу 6. Эти инциденты не только повреждают транспортные средства и саму конструкцию тоннеля, но и выявляют недостатки существующих стратегий реагированияна безопасность 7. Поэтому глубокие исследования безопасности в тоннелях являются не только фундаментальными для обеспечения долгосрочной стабильной работы инфраструктуры, но и необходимы для обеспечения общественной безопасности, оптимизации систем управления чрезвычайнымиситуациями 8, продвижения устойчивого развития9 и улучшения благополучия общества.
Ранние исследования безопасности в тоннелях восходят к 1990-м годам. Темы исследований в основном были сосредоточены на фундаментальных вопросах, таких как накопление горючих газов и эвакуация персонала в туннелях. Впоследствии область добилась значительного прогресса, многие учёные проводили обширные и ценные исследования. Область исследований постепенно расширилась, включив такие вопросы, как механизмы аварий в туннелях, проектирование систем противопожарной защиты, контроль безопасности на строительстве и оптимизация конструктивного проектирования. С началаXXI века, особенно за последние два десятилетия, с быстрым развитием цифровизации и интеллектуальных технологий, область исследований далее эволюционировала в сторону таких передовых областей, как мониторинг устойчивостиконструкций 10,11, прогнозирование риска аварий, системы освещения в туннелях, поведение водителей и системы взаимодействия информации водителей. Существующие исследования безопасности в туннелях можно в целом разделить на три основных направления.
Во-первых, некоторые исследования сосредоточены на механизмах передачи цепочек пожарных катастроф при условиях многофакторноговзаимодействия 12. В этих исследованиях использовались такие методы, как статистический анализаварий 13, ретроспективные исследования на основе случаев и вероятностная оценка риска (PRA) для изучения причин аварий, оценка рисков14, механизмы эволюции пожара, симуляцияэвакуации 15 и мониторинг структурной безопасности. Во-вторых, ряд исследований сосредоточен на усилении проактивных возможностей профилактики и контроля в динамических условиях. Многие учёные использовали вычислительные моделирования гидродинамики (CFD) 16, интегрированного моделирования BIM-GIS и многоисточникных сетевых сетей для анализа распространения пожарного дыма, снижения видимости, динамической оптимизации путей эвакуации, а также мониторинга здоровья и раннего предупреждения во время эксплуатациитоннеля 17. Эти исследования дополнительно оптимизировали системы вентиляции в туннелях и дымовыхвыбросах, улучшили интеллектуальные конфигурацииосвещения 19 и продвинули изучение моделирования поведения человека и цифрового двойного управления замкнутым циклом. В-третьих, некоторые исследования в первую очередь сосредоточены на применении передовых технологий и стремлении к устойчивому развитию тоннелей. Некоторые учёные применяли цифровые и интеллектуальные технологии, такие как виртуальная реальность (VR)20и моделирование информации о зданиях (BIM)21,для тоннельных взрывов, обнаружения подземных пустот и поддержки раскопок. Эти исследования также исследуют координированное развитие экологических, социальных и экономических факторов в процессах строительства туннелей, с акцентом на устойчивоеразвитие 23. Кроме того, некоторые учёные применяли библиометрические методы для обзора исследований по осадке грунта втуннелях 24, проведения визуального анализа инспекцииинфраструктуры 25 и изучения связи между освещением туннелей и низкоуглероднымразвитием 26.
Безопасность в туннелях превратилась в комплексную и междисциплинарную исследовательскуюобласть 6,26. Однако систематических и интегрированных исследований по-прежнему отсутствует, а эволюция структуры знаний и выявление новых тенденций в этой области остаются недостаточно ясными, что затрудняет определение будущих направлений исследований. Нарративные обзоры ценны для интерпретации механизмов, сравнения инженерных практик и синтеза экспертных знаний. Однако они часто ограничены субъективностью отбора литературы и трудностями количественного отслеживания временной эволюции крупных исследовательских областей. Библиометрический анализ дополняет нарративный обзор, предоставляя прозрачные критерии поиска, повторяемые процедуры обработки данных и количественные показатели сотрудничества, центральности, кластеризации и импульсной эволюции. В этом исследовании CiteSpace использовался не как замена экспертной интерпретации, а как инструмент визуализации и количественного картирования для выявления интеллектуальной структуры и новых тем исследований безопасности в туннелях. Область этого исследования ограничивалась безопасностью в туннелях. В этот направлений входили пожарная безопасность, контроль дыма, эвакуация, безопасность дорожного движения, поведение водителей, освещение туннелей, вентиляция, контроль окружающей среды, мониторинг, управление чрезвычайными ситуациями, оценка рисков и устойчивость системы во время эксплуатации тоннеля. Исследования, касающиеся в первую очередь безопасности выкапывания тоннелей, прогнозирования строительства защитного тоннеля, взрывных работ, осадки грунта, поддержки строительства и диагностики трещин в линейках, были исключены, если они не учитывали явно результаты эксплуатационной безопасности. Эти исключения применялись потому, что геотехнические риски на этапе строительства и управление безопасностью на этапе эксплуатации существенно различаются по механизмам, источникам данных, показателям оценки и инженернымвмешательствам 27,28.
Для систематического уточнения характеристик и тенденций исследований в области безопасности туннелей в этом исследовании проводится библиометрический анализ с использованием инструмента визуализации CiteSpace на основе данных из Web of Science Core Collection (WoSCC), исключая публикации на китайском языке и различные неформальные исследовательские материалы. Анализ охватывает характеристики публикации, ведущие журналы, сети сотрудничества между ключевыми авторами и институтами, распределение и кластеризацию ключевых слов исследований со временем, а также новые направленияфронтира 28. В отличие от традиционных подходов к обзору, это исследование устанавливает количественный, воспроизводимый и основанный на визуализации библиометрический протокол. Он интегрирует многомерные метрики, такие как обнаружение всплеска ключевых слов, кластеризация по временной шкале и анализ центральности совместного появления. Используя эти метрики, исследование формирует комплексную и динамичную рамку знаний, которая систематически проясняет интеллектуальную структуру и тематическую эволюцию области. Это исследование имеет две основные аналитические цели. Первая цель — построить комплексную и динамичную структуру знаний с помощью инструмента визуализации CiteSpace, тем самым преодолевая фрагментированность и статичность традиционных оценок обзоров. Вторая задача — выяснить, прошли ли исследования по безопасности в туннелях идентифицируемые фазовые переходы, в частности переход от традиционных фундаментальных теорий и статического анализа рисков к интеллектуальной, систематической и многоопасной системе динамического управления безопасностью.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом исследовании был проведен систематический библиометрический анализ с целью выявления и визуализации тенденций в области безопасности туннелей с 1992 по 2026 год.
Поиск литературы и сбор данных
Получите доступ к базе данных Web of Science Core Collection (WoSCC). Стратегия поиска выполнялась с использованием следующего тематического запроса: TS = [("tunnel" и "tunnel safety")]. После ввода запроса нажималась кнопка «Поиск» для выполнения поиска по литературе. Результаты фильтровались с выбором типов документов «Статьи», «Обзорные статьи» и «Публикации раннего доступа». Всего было собрано 15861 статья и обзорная статья, опубликованная в период с 1992 по 2026 год. Данное исследование сосредоточено на ключевых направлениях, таких как пожарная безопасность в тоннелях, безопасность дорожного движения, безопасность дорожного движения и эвакуация персонала, с целью обзора прогресса исследований и горячих точек в области общей безопасности туннелей. Поэтому публикации, связанные с безопасностью раскопок в туннелях, прогнозированием безопасности защитных туннелей и оценкой безопасности трещин в обшивке тоннелей, были исключены. После этого отбора было сохранено 428 статей для дальнейшего анализа. В разделе «Содержимое записи» было выбрано «Полная запись и цитируемые ссылки», а отфильтрованный набор данных экспортировался в файлы «Plain Text». Каждая запись проверялась на наличие полной информации о цитировании и соавторстве. Детальный процесс отбора представлен в схеме потока (рисунок 1).
Предварительная обработка данных
Обычный текст, экспортированный из WoSCC, был импортирован в таблицу с помощью Data | Из функции Text/CSV . В качестве разделителей были выбраны символы Tab и пробел, чтобы разделить текст на столбцы. Полученная таблица использовалась для фильтрации, сортировки и суммирования записей для последующих анализов. Записи агрегировались по годам публикации для расчёта годового и совокупного количества публикаций. Колонка Journal (SO) была отфильтрована так, чтобы сохранять только журналы с тремя и более статьями. Учреждения были отсортированы по частоте и центральности для выявления топ-10, а ключевые слова — по частоте и центральности для выявления 20 ключевых слов. Кластеры ключевых слов были отсортированы по размеру, а шесть крупнейших кластеров сохранялись. Подробные критерии и процедуры для каждой операции были описаны в соответствующих аналитических подразделах.
Для анализа эволюции числа опубликованной литературы столбец Год публикации (PY) фильтровался в программном обеспечении для создания таблиц, и значения конвертировались в числовой формат. Затем записи агрегировались по годам публикации для расчёта как годовых, так и накопленных объёмов публикаций. График публикационного тренда был создан путём построения столбчатой диаграммы годового выпуска и наложения линейной диаграммы на совокупную сумму (рисунок 2). Для анализа паттернов распределения журналов изолировала колонка Journal (SO), и рассчитывалось количество записей для каждого журнала. Частота публикаций рассчитывалась для каждого журнала в период с 1992 по 2026 год путём группировки записей по названию журнала и сортировки результатов в убывающем порядке. Журналы с тремя и более статьями сохранялись, в результате чего было 28 журналов, а результаты представлены в сводной таблице (Таблица 1).
Анализ сотрудничества авторов
Обычный текст WoSCC был импортирован и настроен в CiteSpace с помощью Data | Импорт | Команда Web of Science , а также каталоги ввода и вывода были указаны по мере необходимости. После глубокого анализа полученной литературы было установлено, что публикации с 1992 по 2004 годы составляют относительно небольшую часть набора данных. Что ещё важнее, содержание исследований и темы этих публикаций были разрознены и показали слабую релевантность к безопасности в тоннелях. Включение этих статей в библиометрический анализ привело бы к чрезмерной избыточности и затруднило выявление горячих точек исследований и меняющихся тенденций. Кроме того, литература, полученная в марте 2026 года, не могла полностью отражать годовой объем публикаций за 2026 год. В результате анализ CiteSpace был ограничен литературой, опубликованной в период с 2005 по 2025 год. Временной промежуток был установлен с 2005 по 2025 год на основе релевантности публикации, с использованием ежегодного среза времени с временным срезом в 1 год.
CiteSpace был настроен с типом узла author (автор). Критерий отбора был установлен в g-индекс (k = 15). Источники терминов были установлены как Title, Abstract, Author Keywords (DE) и Keywords Plus (ID). В меню Обрезка были выбраны как Pathfinder, так и Обрезка объединённые опции сети для упрощения структуры сети. Анализ выполнялся с помощью нажатия Go для создания визуализации сети сотрудничества автора. Размеры шрифтов и цветовые схемы были скорректированы для улучшения читаемости (см. рисунок 3).
Институциональное сотрудничество и анализ топ-10 учреждений
Тип узла был установлен как institution в CiteSpace. Критерий отбора был установлен в g-индекс (k = 25). Источники терминов были установлены как Title, Abstract, Author Keywords (DE) и Keywords Plus (ID). В меню Pruning были выбраны опции объединённой сети Pathfinder и Pruning для снижения сложности сети.
Анализ проводился с помощью нажатия Go для создания карты институционального сотрудничества. Типографика и цветовые настройки были скорректированы для улучшения интерпретации (рисунок 4). Данные институционального сотрудничества сохранялись с помощью Output | Сводка сети в формате HTML, CSV, RIS | Сохранить как CSV. Файл CSV затем открывался в Microsoft Excel. Столбцы «Freq», «Centrality» и «Label» объединялись, и убывающая сортировка применялась с помощью Sort & Filter | Спускаюсь. Десять лучших учебных заведений были выделены и собраны в итоговую таблицу (Таблица 2).
Совместное появление ключевых слов и анализ топ-20 ключевых слов
В CiteSpace тип узла был установлен как ключевое слово. g-индекс был установлен в k = 17. Источники терминов были установлены как Title, Abstract, Author Keywords (DE) и Keywords Plus (ID). В меню Обрезка были выбраны опции объединённой сети Pathfinder и Pruning для обрезания сети. Анализ инициировался нажатием кнопки «Вперёд » для получения карты совместного появления ключевых слов. Атрибуты шрифта и цвета были изменены для улучшения визуальной читаемости (рисунок 5). Набор данных по совместному появлению ключевых слов экспортировался через Output | Сводка сети в формате HTML, CSV, RIS | Сохранить как CSV. CSV-файл был открыт в Microsoft Excel. Столбцы «Freq», «Centrality» и «Label» объединялись, и убывающая сортировка выполнялась с помощью Sort & Filter | Спускаюсь. Топ-20 ключевых слов были определены и организованы в итоговую таблицу (Таблица 3).
Анализ кластеров ключевых слов и топ-6 кластеров
Категория узла была установлена на ключевое слово в CiteSpace. g-индекс был установлен в k = 17. Источники терминов были установлены как Title, Abstract, Author Keywords (DE) и Keywords Plus (ID). В меню Обрезка были выбраны Pathfinder и Pruning — объединённые сетевые опции для уточнения сети. Анализ кластеризации ключевых слов проводился нажатием «Вперед». Метки кластера извлекались с помощью алгоритма логарифмического отношения правдоподобия (LLR). Сохранялись только кластеры с показателем силуэта выше 0,7. Карта кластеризации была сгенерирована с помощью Cluster Label Optimization | K: Ключевые слова и настройки отображения были отрегулированы для оптимальной читаемости (рисунок 6). Детали кластера были извлечены через Clusters | Просмотреть содержимое кластера и организовать его в рабочий лист Microsoft Excel. Была открыта таблица данных, и столбец «Размер» выбран и отсортирован с помощью Sort & Filter > Descending. Результаты были собраны в итоговую таблицу кластеризации ключевых слов (Таблица 4).
Кластерный анализ хронологии по ключевым словам
Тип узла сохранялся как ключевое слово в CiteSpace. g-индекс был установлен в k = 17. Источники терминов были установлены как Title, Abstract, Author Keywords (DE) и Keywords Plus (ID). В меню Pruning были выбраны опции объединённой сети Pathfinder и Pruning для обрезания сети. Анализ кластеризации ключевых слов выполнялся нажатием «Вперед». Метки кластера извлекались с использованием того же алгоритма LLR и порога оценки силуэта (> 0,7). Timeline View был выбран для создания карты кластеризации временной линии по ключевым словам. Настройки шрифта и цвета были отрегулированы для улучшения читаемости (рисунок 7).
Анализ разрыва ключевых слов
Тип узла сохранялся как ключевое слово в CiteSpace. g-индекс был установлен в k = 17. Источники терминов были установлены как Title, Abstract, Author Keywords (DE) и Keywords Plus (ID). В меню Pruning были выбраны Pathfinder и Pruning — объединённые опции сети для обрезки сети. Анализ ключевых слов выполнялся нажатием «Вперед». Была выбрана опция Burstness , параметр γ установлен на 0,5, а минимальная длительность всплеска — 2 года для анализа обнаружения вспышки по ключевым словам. Данные обновлялись для формирования списка из 25 ключевых слов с самыми сильными всплесками цитирования (рисунок 8).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Выпуск публикаций и тенденции роста
В ходе первоначального поиска было получено 15861 статья и обзор, посвящённый безопасности в туннелях, опубликованных в период с 1992 по 2026 год из основной коллекции Web of Science (по состоянию на 26 марта 2026 года). После ручного исключения публикаций, не связанных с направлением исследований (например, исследования по безопасности выкапывания туннелей, прогнозированию безопасности туннеля и оценке безопасности трещин в облицов...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этот библиометрический анализ предоставляет структурированный обзор тенденций исследований в области безопасности в тоннелях. Интегрируя многомерные метрики, включая обнаружение всплеска ключевых слов, кластеризацию по временной шкале и анализ центральности совместного появления, это исследование формирует динамическую систему знаний. Эта структура проясняет интеллектуальную структуру и тематическую эволюцию области. В отличие от традиционных нарративных обзоров, которые часто опираются ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, описанную в этой статье. Runze Xu аффилирован с Shandong Hi-Speed Construction Management Group Co., Ltd., а Kaixing Zhang — с Shandong Hi-speed Jinan West Ring Road Co., Ltd. Это исследование было финансово поддержано проектом планирования науки и технологий компании Shandong Hi-Speed Group Co., Ltd. (Грант No HS2022B074). Спонсор и организации, связанные с Shandong Hi-Speed, не участвовали в проектировании исследований, анализе данных, интерпретации, подготовке рукописей или решении о публикации.
Во время редактирования рукописей инструменты редактирования языка, включая DeepSeek и Doubao, использовались только для улучшения грамматики, ясности и читаемости. Авторы проверили и одобрили отредактированный текст и несут ответственность за итоговое содержание.
Это исследование было финансово поддержано проектом планирования науки и технологий компании Shandong Hi-Speed Group Co., Ltd. (Грант No HS2022B074). Авторы выражают искреннюю благодарность всем, кто оказал руководство, помощь и поддержку для этого исследования.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| CiteSpace | Chaomei Chen | https://citespace.podia.com/ | Библиометрическое программное обеспечение для визуализации, используемое для создания сетей сотрудничества, карт сопряженности ключевых слов, карт кластеров, представлений хронологии и выводов по выявлению всплесков. |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation | https://www.microsoft.com/excel | Табличный процессор, используемый для очистки данных, сортировки, расчетов частоты и подготовки таблиц. |
| Web of Science Core Collection | Clarivate | https://webofscience.clarivate.cn/wos/woscc/basic-search | Библиографическая база данных, используемая для получения записей, включенных в библиометрический анализ. |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение