Articolo di ricerca
Questo studio presenta un'analisi bibliometrica della ricerca sulla sicurezza dei tunnel, utilizzando dati Web of Science e lo strumento CiteSpace per identificare tendenze di pubblicazione, collaborazione e punti caldi di ricerca. L'analisi rivela un focus sulla sicurezza antincendio e stradale, orientandosi verso una gestione intelligente e una resilienza multi-pericolo, con collaborazioni frammentate.
A causa della complessità sempre crescente degli spazi dei tunnel e della diversificazione dei rischi associati, è essenziale una comprensione completa della ricerca sulla sicurezza dei tunnel. Questo studio utilizza CiteSpace per condurre un'analisi bibliometrica delle pubblicazioni sulla sicurezza nei tunnel nella Web of Science Core Collection. I risultati mostrano che il numero di pubblicazioni è aumentato costantemente, con un notevole aumento dopo il 2017. La Central South University è il principale contributore, e Tunneling and Underground Space Technology si distingue come una rivista importante. La ricerca è altamente interdisciplinare, comprendendo ingegneria sotterranea, ingegneria della sicurezza antincendio e discipline correlate, anche se le reti di collaborazione tra autori e istituzioni rimangono frammentate, riflettendo sinergie limitate. L'analisi delle parole chiave mostra che i punti di interesse della ricerca si concentrano sulla sicurezza antincendio nei tunnel e sull'analisi degli incidenti stradali, con una transizione dalla teoria fondamentale e dalla valutazione del rischio verso una gestione intelligente e orientata al sistema. Il settore si sta spostando dall'analisi statica tradizionale all'analisi dinamica della sicurezza operativa, alla valutazione del rischio accoppiato multi-rischio e alla valutazione della resilienza dei sistemi. Tuttavia, restano sfide nell'integrare le tecnologie digitali e la collaborazione transdisciplinare. A differenza delle revisioni narrative tradizionali che spesso si basano su valutazioni frammentate o statiche, questo studio fornisce un quadro bibliometrico riproducibile per mappare dinamicamente l'evoluzione della ricerca sulla sicurezza dei tunnel. Offre intuizioni strutturate metodologicamente per identificare tendenze emergenti e guidare future indagini interdisciplinari.
Come componente fondamentale delle moderne reti di trasporto e infrastrutturali, i tunnel sono aumentati continuamente in scala e complessità a livello mondiale. Tuttavia, l'ambiente unico e confinato all'interno dei tunnel presenta significative sfide di sicurezza, tra cui crepestrutturali 1, rischidi incendio 2, pericoli ditraffico 3, preoccupazioni di sicurezzaoperativa 4 e questioni relative al monitoraggio della sicurezza durante tutto il ciclodi vita 5. I dati storici mostrano costantemente che gli incidenti all'interno dei tunnel, specialmente gli incendi, causano frequentemente gravi vittime e danni materiali6. Questi incidenti non solo danneggiano i veicoli e la struttura stessa del tunnel, ma rivelano anche le carenze delle strategie di risposta alla sicurezzaesistenti 7. Pertanto, una ricerca approfondita sulla sicurezza dei tunnel non è solo fondamentale per garantire il funzionamento stabili e a lungo termine delle infrastrutture, ma è anche necessaria per salvaguardare la sicurezza pubblica, ottimizzare i sistemi di gestione delleemergenze 8, promuovere lo sviluppo sostenibilee migliorare il benessere sociale.
Le prime ricerche sulla sicurezza dei tunnel risalgono agli anni '90. Gli argomenti di ricerca si sono concentrati principalmente su questioni fondamentali come l'accumulo di gas infiammabili e l'evacuazione del personale nei tunnel. Successivamente, il campo ha registrato notevoli progressi, con numerosi studiosi che conducevano ricerche estese e preziose. L'ambito della ricerca si è gradualmente ampliato includendo temi come i meccanismi di incidente nelle gallerie, la progettazione del sistema di protezione antincendio, il controllo della sicurezza in costruzione e l'ottimizzazione della progettazione strutturale. Dall'inizio delXXI secolo, in particolare negli ultimi due decenni, con il rapido progresso della digitalizzazione e delle tecnologie intelligenti, l'ambito della ricerca si è ulteriormente evoluto verso aree di frontiera come il monitoraggio della stabilitàstrutturale 10,11, la previsione del rischio di incidenti, i sistemi di illuminazione a tunnel, il comportamento del conducente e i sistemi di interazione informativa per il conducente. Le ricerche esistenti sulla sicurezza nei tunnel possono essere ampiamente suddivise in tre aspetti principali.
Innanzitutto, alcuni studi si concentrano sui meccanismi di trasmissione delle catene di disastri incendiari in condizioni di accoppiamentomultifattoriale 12. Questi studi impiegavano metodi come l'analisi statistica degliincidenti 13, studi retrospettivi basati sui casi e la valutazione probabilistica del rischio (PRA) per indagare la causa dell'incidente, la valutazionedel rischio 14, i meccanismi evolutivi dell'incendio, la simulazionedi evacuazione 15 e il monitoraggio della sicurezza strutturale. In secondo luogo, numerosi studi si concentrano sul potenziamento delle capacità proattive di prevenzione e controllo in ambienti dinamici. Molti studiosi hanno utilizzato simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) 16, modellazione integrata BIM-GIS e tecnologie di rete di sensori multi-sorgente per analizzare la propagazione del fumo di fuoco, l'attenuazione della visibilità, l'ottimizzazione del percorso di evacuazione dinamica e il monitoraggio della salute e l'allerta precoce durante l'operazione del tunnel17. Questi studi hanno ulteriormente ottimizzato la ventilazione a tunnel e i sistemi di scarico delfumo 18, migliorato le configurazioni di illuminazioneintelligente 19 e avanzato nell'esplorazione della modellazione del comportamento umano e della gestione digitale a circuito chiuso guidato da due due schermi. In terzo luogo, alcuni studi si concentrano principalmente sull'applicazione di tecnologie avanzate e sulla ricerca dello sviluppo sostenibile di tunnel. Alcuni studiosi hanno utilizzato tecnologie digitali e intelligenti come la Realtà Virtuale (VR)20e la Building Information Modeling (BIM)21per la detonazione di tunnel22, il rilevamento sotterraneo dei vuoti e il supporto allo scavo. Questi studi esplorano anche lo sviluppo coordinato di fattori ambientali, sociali ed economici durante i processi di ingegneria delle gallerie, con particolare attenzione allasostenibilità 23. Inoltre, alcuni studiosi hanno applicato metodi bibliometrici per esaminare ricerche sull'insediamento del suolo neltunneling 24, condurre analisi visive dell'ispezioneinfrastrutturale 25 ed esaminare la relazione tra illuminazione dei tunnel e sviluppo a basse emissionidi carbonio 26.
La sicurezza nei tunnel si è evoluta in un campo di ricerca completo einterdisciplinare 6,26. Tuttavia, gli studi sistematici e integrati sono ancora carenti, e l'evoluzione della struttura della conoscenza e l'identificazione delle tendenze emergenti in questo campo sono ancora insufficientemente chiare, rendendo difficile determinare le future direzioni della ricerca. Le revisioni narrative sono preziose per interpretare i meccanismi, confrontare le pratiche ingegneristiche e sintetizzare conoscenze esperte. Tuttavia, sono spesso limitati dalla soggettività della selezione della letteratura e dalla difficoltà nel tracciare quantitativamente l'evoluzione temporale di grandi campi di ricerca. L'analisi bibliometrica integra la revisione narrativa fornendo criteri di recupero trasparenti, procedure di elaborazione dei dati ripetibili e indicatori quantitativi di collaborazione, centralità, clustering e evoluzione a raffica. In questo studio, CiteSpace è stato utilizzato non come sostituto dell'interpretazione esperta, ma come strumento di visualizzazione e mappatura quantitativa per identificare la struttura intellettuale e i temi emergenti della ricerca sulla sicurezza dei tunnel. L'ambito di questo studio era limitato alla sicurezza nei tunnel. Questo ambito includeva sicurezza antincendio, controllo del fumo, evacuazione, sicurezza stradale, comportamento del conducente, illuminazione dei tunnel, ventilazione, controllo ambientale, monitoraggio, gestione delle emergenze, valutazione dei rischi e resilienza del sistema durante il funzionamento del tunnel. Gli studi principalmente riguardanti la sicurezza negli scavi dei tunnel, la previsione della costruzione dei tunnel a scudo, le esplosioni, l'assestamento del terreno, il supporto alla costruzione e la diagnosi delle crepe nel rivestimento sono stati esclusi, a meno che non affrontassero esplicitamente i risultati di sicurezza operativa. Queste esclusioni sono state applicate perché il rischio geotecnico in fase di costruzione e la gestione della sicurezza in fase operativa differiscono sostanzialmente nei meccanismi, nelle fonti di dati, negli indicatori di valutazione e negli interventiingegneristici 27,28.
Per chiarire sistematicamente le caratteristiche e le tendenze della ricerca nel campo della sicurezza dei tunnel, questo studio conduce un'analisi bibliometrica utilizzando lo strumento di visualizzazione CiteSpace basata sui dati della Web of Science Core Collection (WoSCC), escludendo le pubblicazioni in lingua cinese e vari materiali di ricerca informali. L'analisi copre le caratteristiche dei risultati delle pubblicazioni, le principali riviste, le reti di collaborazione tra autori e istituzioni principali, la distribuzione e il clustering delle parole chiave di ricerca nel tempo, e le nuove direzioni difrontiera 28. A differenza degli approcci di revisione convenzionali, questo studio stabilisce un protocollo bibliometrico quantitativo, riproducibile e basato sulla visualizzazione. Integra metriche multidimensionali, come il rilevamento delle parole chiave burst, il clustering delle timeline e l'analisi della centralità della co-occorrenza. Utilizzando queste metriche, lo studio costruisce un quadro di conoscenza completo e dinamico che chiarisce sistematicamente la struttura intellettuale e l'evoluzione tematica del campo. Questo studio ha due obiettivi analitici principali. Il primo obiettivo è costruire un quadro di conoscenza completo e dinamico utilizzando lo strumento di visualizzazione CiteSpace, superando così la natura frammentata e statica delle valutazioni tradizionali tramite revisione. Il secondo è indagare se la ricerca sulla sicurezza dei tunnel abbia subito transizioni di fase identificabili, in particolare un passaggio dalle teorie fondamentali convenzionali e dall'analisi statica del rischio verso un sistema di gestione dinamica della sicurezza accoppiato a più pericoli.
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Questo studio ha condotto un'analisi bibliometrica sistematica per identificare e visualizzare le tendenze di ricerca nel campo della sicurezza dei tunnel dal 1992 al 2026.
Ricerca della letteratura e raccolta dei dati
Accedi al database Web of Science Core Collection (WoSCC). La strategia di ricerca è stata eseguita utilizzando la seguente query specifica per argomento: TS = [("tunnel" e "tunnel safety")]. Dopo aver inserito la richiesta, si cliccava sul pulsante "Cerca" per eseguire la ricerca nella letteratura. I risultati sono stati filtrati selezionando "Articoli", "Articoli di Revisione" e "Pubblicazioni in Accesso Anticipato" come tipi di documento. Sono stati raccolti in totale 15.861 articoli e articoli di revisione pubblicati tra il 1992 e il 2026. Questo studio si concentra su aree fondamentali come la sicurezza antincendio nei tunnel, la sicurezza stradale, la sicurezza del traffico e l'evacuazione del personale, con l'obiettivo di rivedere i progressi della ricerca e i punti caldi nella sicurezza complessiva dei tunnel. Pertanto, sono state escluse pubblicazioni relative alla sicurezza degli scavi nei tunnel, alla previsione della sicurezza dei tunnel a scudo e alla valutazione della sicurezza delle crepe nel rivestimento dei tunnel. Dopo questo processo di selezione, sono stati conservati 428 articoli per ulteriori analisi. Nella sezione "Registra contenuti" è stato selezionato "Record completo e riferimenti citati" e il dataset filtrato è stato esportato come file "Testo semplice". Ogni record è stato verificato per contenere informazioni complete di citazione e coautorialità. Il processo dettagliato di screening è presentato in uno schema di flusso (Figura 1).
Preprocessing dei dati
Il dataset in testo semplice esportato da WoSCC è stato importato in un foglio di calcolo utilizzando il Data | Dalla funzione Testo/CSV . I caratteri tab e spaziatore venivano selezionati come delimitatori per separare il testo in colonne. Il foglio di calcolo risultante veniva utilizzato per filtrare, ordinare e riassumere i record per analisi successive. I record sono stati aggregati per anno di pubblicazione per calcolare il conteggio annuale e cumulativo delle pubblicazioni. La colonna Journal (SO) è stata filtrata per trattenere solo le riviste con tre o più articoli. Le istituzioni sono state ordinate per frequenza e centralità per identificare le prime 10 istituzioni, e le parole chiave sono state ordinate per frequenza e centralità per identificare le prime 20 parole chiave. I cluster di parole chiave sono stati ordinati per dimensione e i sei cluster più grandi sono stati mantenuti. Criteri e procedure dettagliati per ciascuna operazione sono stati descritti nelle relative sottosezioni analitiche.
Per l'analisi dell'evoluzione numerica della letteratura pubblicata, la colonna Anno di Pubblicazione (PY) veniva filtrata nel software del foglio di calcolo e i valori convertiti in formato numerico. I record venivano poi aggregati per anno di pubblicazione per calcolare sia il conteggio annuale che cumulativo. Un grafico delle tendenze della pubblicazione è stato generato costruendo un grafico a barre per la produzione annuale e sovrapponendo un grafico a linee per il totale cumulativo (Figura 2). Per l'analisi dei modelli di distribuzione delle riviste di pubblicazione, la colonna Journal (SO) veniva isolata e veniva calcolato il numero di record per ciascuna rivista. La frequenza di pubblicazione per ogni rivista è stata calcolata tra il 1992 e il 2026 raggruppando i record in base al titolo della rivista e ordinando i risultati in ordine decrescente. Le riviste con tre o più articoli sono state mantenute, risultando in 28 riviste, e i risultati sono stati presentati in una tabella riassuntiva (Tabella 1).
Analisi della collaborazione degli autori
Il dataset in testo semplice di WoSCC è stato importato e configurato in CiteSpace utilizzando il Data | Importazione | Web of Science e le directory di input e output venivano specificate come appropriato. Dopo una revisione approfondita della letteratura recuperata, le pubblicazioni dal 1992 al 2004 hanno trovato una proporzione relativamente piccola del dataset. Ancora più importante, i contenuti e i temi di ricerca di queste pubblicazioni erano dispersi e mostravano scarsa rilevanza per la sicurezza nei tunnel. Incorporare questi articoli nell'analisi bibliometrica avrebbe introdotto un'eccessiva ridondanza e oscurato l'identificazione dei punti caldi della ricerca e delle tendenze in evoluzione. Inoltre, la letteratura recuperata a marzo 2026 non ha potuto rappresentare completamente la produzione annuale di pubblicazioni per il 2026. Di conseguenza, l'analisi di CiteSpace è stata limitata alla letteratura pubblicata tra il 2005 e il 2025. L'arco temporale è stato stabilito dal 2005 al 2025 in base alla rilevanza della pubblicazione, utilizzando il time slicing annuale con una slicenza di 1 anno.
CiteSpace era configurato con l'autore come tipo di nodo. Il criterio di selezione è stato impostato all'indice g (k = 15). Le fonti dei termini erano impostate su Titolo, Abstract, Parole chiave dell'autore (DE) e Keyword Plus (ID). Nel menu Pruning, sono state selezionate sia le opzioni di rete unite sia Pathfinder che Pluming per semplificare la struttura della rete. L'analisi è stata eseguita cliccando su Vai per produrre la visualizzazione della rete di collaborazione con autori. Le dimensioni dei caratteri e gli schemi di colori sono stati regolati per migliorare la leggibilità (Figura 3).
Collaborazione istituzionale e analisi delle 10 migliori istituzioni
Il tipo di nodo era impostato come istituzione in CiteSpace. Il criterio di selezione era impostato all'indice g (k = 25). Le fonti dei termini erano impostate su Titolo, Abstract, Parole chiave dell'autore (DE) e Keyword Plus (ID). Nel menu Pruning, sono state selezionate le opzioni di rete unite Pathfinder e Pluming per ridurre la complessità di rete.
L'analisi è stata eseguita premendo Go per generare la mappa della collaborazione istituzionale. La tipografia e le impostazioni dei colori sono state regolate per migliorare l'interpretabilità (Figura 4). I dati sulla collaborazione istituzionale sono stati salvati utilizzando Output | Riepilogo della rete come HTML, CSV, RIS | Salva come CSV. Il file CSV veniva quindi aperto in Microsoft Excel. Le colonne "Freq", "Centrality" e "Label" furono combinate, e un ordinamento discendente fu applicato usando Sort & Filter | Scendendo. Le prime 10 istituzioni sono state raccolte e assemblate in una tabella finale (Tabella 2).
Co-incidenza delle parole chiave e analisi delle prime 20 parole chiave
In CiteSpace, il tipo di nodo era impostato come parola chiave. L'indice g era impostato su k = 17. Le fonti dei termini erano impostate su Titolo, Abstract, Parole chiave dell'autore (DE) e Keyword Plus (ID). Nel menu Pruning, le opzioni di rete unite sono state selezionate per ridurre la rete in Pathfinder e Pruning. L'analisi è stata avviata cliccando su Go per ottenere la mappa delle co-occorrenze delle parole chiave. Gli attributi di font e colore sono stati modificati per migliorare la leggibilità visiva (Figura 5). Il dataset di co-occurrence per parole chiave è stato esportato tramite Output | Riepilogo della rete come HTML, CSV, RIS | Salva come CSV. Il file CSV è stato aperto in Microsoft Excel. Le colonne "Freq", "Centrality" e "Label" furono combinate, e un ordinamento discendente fu eseguito usando Sort & Filter | Scendendo. Le prime 20 parole chiave sono state identificate e organizzate in una tabella finale (Tabella 3).
Analisi dei cluster di parole chiave e dei principali 6 cluster
La categoria nodo era impostata come parola chiave in CiteSpace. L'indice g era impostato su k = 17. Le fonti dei termini erano impostate su Titolo, Abstract, Parole chiave dell'autore (DE) e Keyword Plus (ID). Nel menu Pruning, sono state selezionate le opzioni di rete unite per perfezionare la rete Pathfinder e Pruning. L'analisi del clustering delle parole chiave è stata effettuata cliccando su Go. Le etichette dei cluster sono state estratte utilizzando l'algoritmo log-verosimiglianza (LLR). Solo i cluster con un punteggio silhouette superiore a 0,7 sono stati mantenuti. La mappa di clustering è stata generata utilizzando Cluster Label Optimization | K: Le parole chiave e le impostazioni di visualizzazione sono state regolate per una leggibilità ottimale (Figura 6). I dettagli dei cluster sono stati estratti tramite Clusters | Visualizza i contenuti del cluster e organizzati in un foglio di lavoro Microsoft Excel. La tabella dei dati fu aperta e la colonna "Dimensione" fu selezionata e ordinata usando Ordina & Filtra > Discendente. I risultati sono stati raccolti nella tabella finale di clustering delle parole chiave (Tabella 4).
Analisi del cluster di cronologia delle parole chiave
Il tipo di nodo veniva mantenuto come parola chiave in CiteSpace. L'indice g era impostato su k = 17. Le fonti dei termini erano impostate su Titolo, Abstract, Parole chiave dell'autore (DE) e Keyword Plus (ID). Nel menu Pruning, sono state selezionate le opzioni di rete unite per potare la rete Pathfinder e Pruning. L'analisi del clustering delle parole chiave veniva eseguita cliccando su Go. Le etichette dei cluster sono state estratte utilizzando lo stesso algoritmo LLR e la soglia di punteggio silhouette (> 0,7). È stata selezionata la Vista Timeline per generare la mappa di clustering delle timeline delle parole chiave. Le impostazioni di font e colore sono state regolate per migliorare la leggibilità (Figura 7).
Analisi del bursting delle parole chiave
Il tipo di nodo veniva mantenuto come parola chiave in CiteSpace. L'indice g era impostato su k = 17. Le fonti dei termini erano impostate su Titolo, Abstract, Parole chiave dell'autore (DE) e Keyword Plus (ID). Nel menu Potatura, le opzioni di rete unite Pathfinder e Potatura sono state selezionate per la potatura della rete. L'analisi delle parole chiave veniva eseguita cliccando su Go. È stata selezionata l'opzione Burstness , il parametro γ impostato a 0,5 e la durata minima del burst è stata impostata a 2 anni per eseguire l'analisi di rilevamento del burst per parole chiave. I dati sono stati aggiornati per generare la lista delle 25 parole chiave principali con i più forti burst di citazione (Figura 8).
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Produzione editoriale e tendenze di crescita
La ricerca iniziale ha recuperato 15.861 articoli e recensioni relativi alla sicurezza nei tunnel pubblicati tra il 1992 e il 2026 dalla Web of Science Core Collection (al 26 marzo 2026). Dopo aver escluso manualmente pubblicazioni non correlate al focus di ricerca (ad esempio, studi sulla sicurezza negli scavi dei tunnel, la previsione della sicurezza dei tunnel e la valutazione della sicurezza delle crepe nel rivestimento...
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Questa analisi bibliometrica fornisce una panoramica strutturata delle tendenze di ricerca sulla sicurezza dei tunnel. Integrando metriche multidimensionali tra cui il rilevamento delle parole chiave burst, il clustering delle timeline e l'analisi della centralità della co-occorrenza, questo studio costruisce un quadro di conoscenza dinamico. Questo quadro chiarisce la struttura intellettuale e l'evoluzione tematica del campo. A differenza delle revisioni narrative tradizionali che spess...
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti noti o relazioni personali che possano aver influenzato il lavoro riportato in questo articolo. Runze Xu è affiliata con Shandong Hi-Speed Construction Management Group Co., Ltd., mentre Kaixing Zhang è affiliata con Shandong Hi-speed Jinan West Ring Road Co., Ltd. Questo studio è stato finanziato dal Progetto di Pianificazione Scientifica e Tecnologica della Shandong Hi-Speed Group Co., Ltd. (Grant No. HS2022B074). Il finanziatore e le organizzazioni affiliate a Shandong Hi-Speed non ebbero alcun ruolo nella progettazione degli studi, nell'analisi dei dati, nell'interpretazione, nella preparazione dei manoscritti o nella decisione di pubblicare.
Durante la revisione dei manoscritti, strumenti di editing linguistico, tra cui DeepSeek e Doubao, venivano utilizzati solo per migliorare grammatica, chiarezza e leggibilità. Gli autori hanno revisionato e approvato il testo modificato e sono responsabili del contenuto finale.
Questo studio è stato finanziato dal Progetto di Pianificazione Scientifica e Tecnologica della Shandong Hi-Speed Group Co., Ltd. (Grant No. HS2022B074). Gli autori esprimono la loro sincera gratitudine a tutti coloro che hanno fornito guida, assistenza e supporto per questo studio.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| CiteSpace | Chaomei Chen | https://citespace.podia.com/ | Software di visualizzazione bibliometrica utilizzato per generare reti di collaborazione, mappe di co-occorrenza di parole chiave, mappe di cluster, visualizzazioni cronologiche e output di rilevamento delle esplosioni. |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation | https://www.microsoft.com/excel | Software di fogli di calcolo utilizzato per la pulizia dei dati, l'ordinamento, i calcoli di frequenza e la preparazione delle tabelle. |
| Web of Science Core Collection | Clarivate | https://webofscience.clarivate.cn/wos/woscc/basic-search | Database bibliografico utilizzato per recuperare i record inclusi nell'analisi bibliometrica. |
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