道路交叉口安全的科學計量可視化*

李 平 李 杰,2，3 鄭文江

1.上海海事大學 海洋科學與工程學院安全科學與工程系 2.上海海事大學 安全科技趨勢研究中心3.北京理工大學 機電學院 4.中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心

《交通工程手冊》中稱道路交叉口為道路與道路相交的部位[1]。道路交叉口（以下可簡稱交叉口）是交通參與者從各地匯集于此，并通過此地選擇有效目的地，隨即發(fā)散的重要場所，可以說交叉口是溝通轉(zhuǎn)向最復雜的地方。在交叉口功能區(qū)內(nèi)，機動車、非機動車、行人3種交通參與者，加之周圍交通設(shè)施、交通環(huán)境等形成了1個復雜的交通系統(tǒng)。

據(jù)統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)大約有30%～60%的交通事故發(fā)生在交叉口處[2]，國內(nèi)城市道路交通事故有33.93%發(fā)生在交叉口[3]，可見，交叉口是事故多發(fā)和交通危險的地點，也成為學者研究道路交通安全的一個重要方面。國內(nèi)學者已經(jīng)先后對無信號交叉口[4]、信號交叉口[5-6]的安全性進行整體評價。除此之外，還有相當多的學者從行人過街[7-8]、駕駛員行為[9-10]、

機動車與非機動車交通特性[11-12]、交通沖突[13-14]等方面對交叉口安全進行更為細致的分析，這些研究為交叉口安全領(lǐng)域整體情況的描述提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文將對交叉口安全研究領(lǐng)域采用科學知識圖譜的方法，從文獻產(chǎn)出、作者合作、機構(gòu)合作、關(guān)鍵詞共現(xiàn)方面，為交叉口安全研究領(lǐng)域的概貌提供直觀的整體分析。

1 數(shù)據(jù)收集

2018年3月29日，在中國知網(wǎng)（CNKI）以“交叉口+安全”為主題進行檢索，為了盡可能準確地篩選出關(guān)于道路交叉口安全領(lǐng)域的文獻，從題目、關(guān)鍵詞、摘要3方面進行閱讀，去除了非道路交叉口論文、征稿通知、會議新聞等與道路交叉口安全不相關(guān)的文獻，最后，得到了1991～2017年間的485篇關(guān)于道路交叉口安全的文獻，并將檢索結(jié)果保存為Refworks格式。本研究采用描述性統(tǒng)計和科學計量與知識圖譜的方法對數(shù)據(jù)進行分析和可視化處理。科學知識圖譜近年來廣泛地應(yīng)用于安全、環(huán)境、健康等領(lǐng)域，能夠?qū)茖W計量分析數(shù)據(jù)進行可視化表達，直觀地顯示科學發(fā)展進程與知識結(jié)構(gòu)關(guān)系[15-17]。本文采用CiteSpace文獻數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進行分析，該軟件是由美國德雷塞爾大學陳超美教授開發(fā)，主要用于科學計量與知識圖譜分析[18]。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 論文產(chǎn)出分析

道路交叉口安全研究領(lǐng)域的文獻承載著科學知識、科學信息，其數(shù)量的變化直接反映了交叉口安全領(lǐng)域科學知識量的變化。本文繪制的交叉口安全領(lǐng)域文獻總體產(chǎn)出分布，如圖1。從文獻的年度產(chǎn)出量來看，1991年出現(xiàn)了第一篇關(guān)于道路交叉口安全的文獻，在接下來的10年里產(chǎn)出量一直處在比較低的水平，1997年論文累計量突破10篇。隨著專家學者逐步重視對交叉口安全領(lǐng)域的研究，該領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。2003年交叉口安全的文獻開始穩(wěn)步增長，并在2006年出現(xiàn)了顯著增長，該年單年產(chǎn)出量是2005年的兩倍多。2014年道路交叉口安全領(lǐng)域的研究文獻量達到了單年產(chǎn)出量峰值56篇，隨后小幅下降?？傮w看來，文獻產(chǎn)出量隨年份存在一定的波動性，文獻累計量曲線呈顯著的指數(shù)增長模式。

圖1 道路交叉口安全研究文獻總體產(chǎn)出

2.2 作者合作分析

道路交叉口安全研究的學者合作網(wǎng)絡(luò)，如圖2。網(wǎng)絡(luò)圖中節(jié)點的大小與作者的發(fā)文量成正比，節(jié)點的連線表示節(jié)點作者存在合作關(guān)系，連線的寬度表示合作的強度。國內(nèi)形成了若干研究道路交叉口安全的隊伍，但整體上尚未形成大的學術(shù)群落。這里提取了團隊規(guī)模排名前5的子網(wǎng)絡(luò)進行重點分析。第一大作者合作網(wǎng)絡(luò)以陸鍵為核心，項喬君、袁黎、潘福全等在網(wǎng)絡(luò)中也較為突出，他們都畢業(yè)于東南大學，如圖2（a）。第二大網(wǎng)絡(luò)以王雪松（同濟大學，現(xiàn)就職于同濟大學）為核心，畢業(yè)于同濟大學的謝琨和黃合來（中南大學）在網(wǎng)絡(luò)中也比較突出，如圖2（b）。第三大網(wǎng)絡(luò)以昆明理工大學的成衛(wèi)為核心，第四、第五大網(wǎng)絡(luò)分別以楊曉光（同濟大學）和李克平（同濟大學）為核心，如圖2（c，d，e）。從作者發(fā)文的時間特征來看，陸鍵、項喬君、袁黎、成衛(wèi)、楊曉光主要發(fā)文量集中在2006～2009年；王雪松、謝琨主要發(fā)文量集中于近5年，將成為道路交叉口安全研究的潛在力量。總體看來，網(wǎng)絡(luò)的合作關(guān)系較為分散，橫向合作關(guān)系較少，基本以高校研究課題組為單位。同一高校內(nèi)部，不同課題組之間很少存在合作。同一高校課題組之間擁有地理上的優(yōu)越性且享受相同資源，若加強學術(shù)合作，形成一定規(guī)模，將推動道路交叉口安全領(lǐng)域研究更好更快的發(fā)展。

圖2 道路交叉口安全研究前五大作者合作子網(wǎng)絡(luò)

2.3 機構(gòu)合作分析

機構(gòu)是道路交叉口安全研究的重要場所，機構(gòu)之間的合作能夠清楚的展示科研力量的分布情況。道路交叉口安全研究的機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)，如圖3。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和標簽大小與機構(gòu)的發(fā)文量呈正比，節(jié)點之間的連線表示機構(gòu)之間存在合作關(guān)系。結(jié)果顯示：發(fā)文量排名前十的機構(gòu)都為高校。其中，同濟大學（54篇）占據(jù)首位，其次是東南大學（40篇）、長安大學（22篇）、北京工業(yè)大學（19篇）、河海大學（16篇）、重慶交通大學（14篇）、北京交通大學（14篇）、西南交通大學（13篇）、中國人民公安大學（10篇），昆明理工大學與哈爾濱工業(yè)大學并列第十（9篇）。1992年同濟大學發(fā)表了第一篇關(guān)于交叉口安全的文獻，是這11個機構(gòu)中發(fā)文最早的機構(gòu)，其他機構(gòu)陸續(xù)在2003年后開始發(fā)文，主要發(fā)文量集中在2006～2017年間。非高校機構(gòu)中表現(xiàn)突出的有公安部交通管理科學研究院、天津市市政工程設(shè)計院、中交公路規(guī)劃設(shè)計院、交通部公路科學研究院等。

圖3 道路交叉口安全研究機構(gòu)的最大子網(wǎng)絡(luò)

機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)形成了以同濟大學（上海）、東南大學（南京）、長安大學（西安）、重慶交通大學（重慶）、北京工業(yè)大學（北京）為核心，并向外輻射形成一定規(guī)模的道路交叉口研究機構(gòu)合作的最大子網(wǎng)絡(luò)，如圖3。該網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋了中國交通較為復雜且人口較為密集的地區(qū)，如北京、上海、南京、西安、重慶等。同濟大學擁有紫色外圈，具有很高的中介中心性，反映了其在合作中扮演著“橋”的作用。高校與大量地方交通職能部門、科研院所等非高校機構(gòu)合作，如同濟大學與公安部交通管理科學研究院、美惠信息科技（上海）有限公司等有合作關(guān)系，非高校機構(gòu)為高校的交叉口安全研究提供了數(shù)據(jù)來源與實踐場所，高校依托自身道路交通實驗室等為非高校機構(gòu)提供交叉口安全理論研究；同時高校之間也存在密切的合作，如同濟大學-北京工業(yè)大學、東南大學-北京交通大學，機構(gòu)間的跨區(qū)域合作有助于科研資源的整合與分配。高校間還促進國際間的交流，合作機構(gòu)中包含北卡羅納州立大學、中佛羅里達大學、不列顛哥倫比亞大學、路易斯安納州立大學等國外合作機構(gòu)。

圖4 道路交叉口安全研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

2.4 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞濃縮了整篇文章的內(nèi)容，常常包含了研究內(nèi)容、研究方法、研究結(jié)果等。在CiteSpace中選擇節(jié)點類型為Keyword，為了防止網(wǎng)絡(luò)密度過高，采用“Pathfinder尋徑算法”和“Pruning the merged network”對網(wǎng)絡(luò)中的連線進行裁剪，以提高網(wǎng)絡(luò)的可讀性。最終得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，如圖4。在圖中，節(jié)點的標簽越大，則對應(yīng)關(guān)鍵詞的詞頻越高。關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)關(guān)系用連線表示，線與線之間的寬度表示關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)強度，關(guān)鍵詞周圍的連線越多，說明該關(guān)鍵詞與更多的關(guān)鍵詞有“語義關(guān)系”，進而能找出與該關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián)的其他研究主題。圖中關(guān)于交叉口交通安全的高頻關(guān)鍵詞有交通安全（125次，關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次）、交叉口（108）、平面交叉口（81）等，反映了本文數(shù)據(jù)集的主題核心道路交叉口安全。對于其他較高頻關(guān)鍵詞，能夠了解交叉口安全研究的核心主題：根據(jù)不同的道路交通功能，將交叉口所處的地點分為城市道路（32，或城市交通（10））和公路（22）；交叉口的研究類型可分為信號交叉口（45）和無信號交叉口（10）；交叉口內(nèi)部的不安全因素為各交通參與者之間的沖突，即交通沖突（48）；交通沖突技術(shù)（9）及其他評價模型的建立，合理對交叉口進行安全評價（41）；安全設(shè)計（11）和交通管理（13）分別從源頭和運行階段保障交叉口安全。行人（15）作為交通參與者中的弱勢群體易受傷害，其行為的無序性又對交通產(chǎn)生了嚴重的影響，行人過街（10）和行人安全（10）也是研究的熱點。圖中連線的顏色由深色向淺色轉(zhuǎn)變，表示關(guān)鍵詞按時間發(fā)展的變化，顏色越接近淺色表示關(guān)鍵詞產(chǎn)生的時間距離現(xiàn)在越近。從圖中可以看出每一個高頻節(jié)點都連接有距離現(xiàn)在時間較近的關(guān)鍵詞，表明圍繞經(jīng)典主題隨時間又產(chǎn)生了眾多新興主題，比如車聯(lián)網(wǎng)、安全視距、優(yōu)化設(shè)計、電動自行車、綠閃燈等。

3 結(jié)論

本文通過CNKI中485篇關(guān)于交叉口安全的文獻進行了科學計量可視化分析，對交叉口安全研究的時間分布、作者和機構(gòu)合作以及關(guān)鍵詞共現(xiàn)進行了分析，得到以下結(jié)論：

（1）從交叉口安全研究的時間分布來看，2003年起文獻的發(fā)表量開始顯著增加，2014年達到峰值，隨后有小幅下降，但每年的產(chǎn)出量仍較多。

（2）從作者合作網(wǎng)絡(luò)可以看出，作者之間橫向合作較少，基本以高校研究課題組為單位。若能夠增加各單位之間的合作，將有利于促進道路交叉口安全研究領(lǐng)域進一步發(fā)展。

（3）機構(gòu)中高校發(fā)文量占據(jù)主導，各機構(gòu)之間的合作較為密切。同濟大學、東南大學、重慶交通大學等高校與地方交通部門、科研院所等進行廣泛地合作。

（4）關(guān)鍵詞分析的結(jié)果展示了我國交叉口安全的研究熱點，根據(jù)不同地點、不同類型交叉口，對行人、駕駛員、車輛運行情況進行安全評估，并對交叉口安全設(shè)計、交通管理等進行研究，提高交叉口安全。