基于CiteSpace 的軌道交通安全研究進(jìn)展與趨勢分析

梅書宇，周 亮，姜慜喆，龔 林

（1.武漢理工大學(xué) 安全科學(xué)與應(yīng)急管理學(xué)院，武漢 430070；2.中國水利水電第八工程局有限公司，長沙 410004）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展也相應(yīng)加速，由于軌道交通擁有便捷性、速達(dá)性和準(zhǔn)時性等特點(diǎn)，其逐漸成為居民出行的首選方式［1］。因此，我國對軌道交通的施工能力、軌道運(yùn)營保障能力和儀器設(shè)備的維修保養(yǎng)等均提出了更高的要求。此外，大規(guī)模的軌道交通建設(shè)和運(yùn)營使得軌道交通安全研究成為一個刻不容緩的議題，吸引了眾多研究者的關(guān)注。

為有效解決在軌道交通建設(shè)和運(yùn)營中可能出現(xiàn)的各類問題，筆者利用文獻(xiàn)計量學(xué)的方法，應(yīng)用CiteSpace 軟件對我國2000—2020 年軌道交通安全領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析，從宏觀上揭示其網(wǎng)絡(luò)分布特征，展示該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，形成一套完整的軌道交通安全研究的發(fā)展脈絡(luò)，為今后學(xué)者研究軌道交通安全領(lǐng)域現(xiàn)狀與開拓新研究理論提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

中國知網(wǎng)（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）是連續(xù)動態(tài)更新的中國期刊全文數(shù)據(jù)庫，本文選用CNKI《中國學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）》數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源。在設(shè)定文獻(xiàn)檢索條件時，為盡可能保證文獻(xiàn)來源的代表性和全面性，筆者以“軌道交通安全”為主題，檢索來源類別為核心期刊，時間限定為2000—2020 年，數(shù)據(jù)收集截止時間為2020 年12 月，共獲得文獻(xiàn)數(shù)量443 條。為提高樣本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，人工剔除檢索結(jié)果中的無關(guān)文獻(xiàn)如訪談、書評、會議講話等，由此獲得了393 篇有效樣本，作為本研究的數(shù)據(jù)來源。

1.2 研究方法

筆者從文獻(xiàn)計量學(xué)的理論出發(fā)，以科學(xué)知識圖譜為分析工具，對393 篇有效文獻(xiàn)進(jìn)行計量分析。首先運(yùn)用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)，借助Excel 電子表格、統(tǒng)計軟件SPSS 對上述篩選的軌道交通安全相關(guān)文獻(xiàn)從年度發(fā)文量、關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及來源出版物等方面進(jìn)行計量分析。然后采用可視化軟件CiteSpace 5.8.R3 對獲取的393 篇文獻(xiàn)進(jìn)行研究熱點(diǎn)深入分析，設(shè)置時間切片為1 年，關(guān)鍵詞頻次設(shè)置為top 50，同時保持其他參數(shù)不變，運(yùn)用Pathfinder 運(yùn)算方法修剪合并后得到2000—2020 年的關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)，以及關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜。

2 文獻(xiàn)統(tǒng)計分析

2.1 文獻(xiàn)年度分布統(tǒng)計

文獻(xiàn)數(shù)量是反映學(xué)科演化進(jìn)程的重要指標(biāo)之一，文獻(xiàn)數(shù)量能夠直觀地反映學(xué)科知識量的變化。通過對比分析近年軌道交通安全研究發(fā)文量的變化情況，可直接體現(xiàn)軌道交通安全領(lǐng)域研究熱度的變化趨勢，為優(yōu)化軌道交通體系提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)軌道交通安全的研究進(jìn)展，有利于提高軌道交通系統(tǒng)的安全保障能力。在文章的檢索限定內(nèi)，關(guān)于軌道交通安全的文獻(xiàn)最早出現(xiàn)在2000 年，李岱峰［2］指出了城市軌道交通信號安全系統(tǒng)的配置原則及構(gòu)成，重點(diǎn)分析了列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)。2000—2020 年，軌道交通安全領(lǐng)域共計發(fā)表學(xué)術(shù)期刊1 875 篇，經(jīng)過篩選得到393篇有效核心期刊論文。按照時間序列對軌道交通安全研究的文獻(xiàn)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用SPSS 進(jìn)行回歸分析，得到擬合方程：y=2.422x-4 849.7。其中，決定系數(shù)R2=0.750 ＞0.7，說明模型擬合度良好；F 的顯著性檢驗(yàn)P=0.000 ＜0.05，即認(rèn)為方程顯著性較強(qiáng)，具有統(tǒng)計學(xué)意義。從擬合方程來看，發(fā)文數(shù)量大致符合線性增長趨勢。從時間角度觀察軌道交通安全的年發(fā)文量，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 軌道交通安全研究年發(fā)文數(shù)量分布情況

從發(fā)文量的變化趨勢曲線可以看出，軌道交通安全研究方向的文獻(xiàn)數(shù)量整體呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的趨勢；年度發(fā)文量折線圖顯示發(fā)文量在2012 年和2020 年達(dá)到兩次高峰，年度發(fā)文量分別為53 篇和54 篇。

為進(jìn)一步了解不同時期軌道交通安全的研究方向，運(yùn)用CiteSpace 的突現(xiàn)詞分析功能對該領(lǐng)域進(jìn)行檢索，得到具有高突現(xiàn)強(qiáng)度的15 個節(jié)點(diǎn)突現(xiàn)詞，如圖2所示。根據(jù)圖1 的年發(fā)文量分布規(guī)律和圖2 的關(guān)鍵詞突現(xiàn)的強(qiáng)度、起止時間、結(jié)束時間以及彼此間的前后關(guān)系，筆者將軌道交通安全研究分為3 個階段。

圖2 軌道交通安全研究關(guān)鍵詞突現(xiàn)

第一階段（2000—2006 年）為軌道交通安全研究的萌芽階段，研究成果主要集中在軌道交通安全體系上，研究主題較為單一。隨著交通運(yùn)輸需求的快速增長，軌道交通愈發(fā)成為國家綜合交通運(yùn)輸體系中不可或缺的一部分，政府和眾多學(xué)者都高度重視軌道交通安全的發(fā)展。在此階段，“中國國際鐵路和軌道交通安全研討會”于北京隆重舉行，重點(diǎn)討論了鐵路和軌道安全建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)階段可能會面臨的規(guī)劃、技術(shù)、管理等方面的問題。此外，《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》將“高速軌道交通系統(tǒng)”和“高速運(yùn)輸安全與應(yīng)急保障”作為優(yōu)先發(fā)展主題，為后期軌道交通安全研究的順利發(fā)展提供政策支撐。

第二階段（2007—2014 年）為軌道交通安全研究的快速發(fā)展階段，研究內(nèi)容逐漸豐富，主要聚焦于安全預(yù)警、安全風(fēng)險和安全評價。在此階段開始的前幾年，研究以軌道交通安全評估方法和評價體系為主。在評估方法方面，蔡國強(qiáng)等人［3］以決策樹為研究手段，提出一種定量的軌道交通安全評估方法，揭示了軌道交通風(fēng)險源的規(guī)律；在評價體系方面，何理等人［4］提出一種改進(jìn)的城市軌道交通工程安全評價體系。常用的軌道交通安全評價方法主要有故障樹法、檢查表法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、事件樹法和馬爾柯夫過程等。2011 年發(fā)生了兩起重大事故——“7·23”甬溫線鐵路追尾事故和“9·27”上海軌道交通10 號線追尾事故，引起了學(xué)者對軌道交通安全研究的關(guān)注，因此2012 年我國文獻(xiàn)發(fā)表量達(dá)到峰值，此后文獻(xiàn)量雖有小幅度波動，但總體呈上升趨勢，尤其是圍繞運(yùn)營安全和屏蔽門系統(tǒng)安全的文獻(xiàn)數(shù)量增加。

第三階段（2015—2020 年）為軌道交通安全研究的穩(wěn)定發(fā)展階段，研究內(nèi)容及研究方法更趨多樣化。截至2014 年，我國軌道交通在建城市共計40 個。另外，截至2015 年末，國內(nèi)已有26 個城市開通城市軌道交通，運(yùn)營里程超過3 286 km，龐大的建設(shè)規(guī)模導(dǎo)致施工方面臨復(fù)雜且嚴(yán)峻的安全形勢，上述現(xiàn)象也引起了大量學(xué)者的持續(xù)關(guān)注，發(fā)文量呈穩(wěn)定上升趨勢。第三階段的研究內(nèi)容除了之前已有的運(yùn)營安全和安全評估，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，信息安全也成為此時期研究的熱點(diǎn)問題。在研究方法方面，自2015 年8 月底國務(wù)院印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》后，數(shù)字化技術(shù)得到大力發(fā)展和應(yīng)用，更多學(xué)者將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于軌道交通安全領(lǐng)域，有效提高了軌道交通的安全管控能力，提升了預(yù)警和應(yīng)急決策水平。

2.2 關(guān)鍵機(jī)構(gòu)分布特征

對2000—2020 年在軌道交通安全研究領(lǐng)域有較大貢獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并按照軌道交通安全相關(guān)的期刊論文數(shù)量進(jìn)行排序，統(tǒng)計結(jié)果如表1 所示。在關(guān)鍵研究機(jī)構(gòu)中，北京交通大學(xué)的發(fā)文量最多，占比11.45%；其次為同濟(jì)大學(xué)，占比8.39%；西南交通大學(xué)的篇均被引次數(shù)為19 次，均發(fā)表于2012 年以后，西南交通大學(xué)是相關(guān)軌道交通安全研究中篇均被引次數(shù)最多的機(jī)構(gòu)。這3 所機(jī)構(gòu)是我國雙一流大學(xué)，在交通運(yùn)輸方面有各自的特色，其中北京交通大學(xué)在2015 年初成功建立了“軌道交通控制與安全”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為我國科技進(jìn)步、人才培養(yǎng)以及軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展貢獻(xiàn)了重要力量。

表1 軌道交通安全研究排名前10 的機(jī)構(gòu)

從分布地區(qū)來看，軌道交通安全研究排名前10 的機(jī)構(gòu)主要集中在北京和上海，這與北京和上海是我國軌道交通發(fā)展較早和較快的城市有關(guān)。1969 年10 月1 日，北京第一條地鐵線路順利建成通車，使北京成為我國第一個擁有地鐵的城市，目前北京也是我國地鐵規(guī)劃運(yùn)營線路最長的城市。而上海的吳淞鐵路是中國第一條營業(yè)性的鐵路，上海磁懸浮列車是世界上第一條投入商業(yè)運(yùn)營的磁懸浮列車。這兩個地區(qū)的軌道交通發(fā)展速度和規(guī)模在全國都名列前茅，為開展該領(lǐng)域相關(guān)研究提供了便利條件。

2.3 來源出版物分布特征

對軌道交通安全領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的來源出版物進(jìn)行分析，軌道交通安全相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量排名前10 的出版物分別是《城市軌道交通研究》《都市快軌交通》《中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)》《中國安全科學(xué)學(xué)報》《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計》《鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)》《測繪通報》《鐵道學(xué)報》《安全與環(huán)境學(xué)報》《中國鐵道科學(xué)》。由此可知，軌道交通安全相關(guān)期刊主要集中在交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)管理、安全科學(xué)等研究領(lǐng)域，其中交通運(yùn)輸和安全科學(xué)領(lǐng)域期刊的載文量相對較多，在排名前10 的期刊中占一半以上，不僅表明了關(guān)注軌道交通安全領(lǐng)域出版物的集中性，同時也顯示出這兩類期刊在軌道交通安全領(lǐng)域的重要性。這兩個特性有利于形成相對集中的軌道交通安全研究刊物集群。

值得注意的是，《城市軌道交通研究》在眾多出版物中的載文量最多，其次為《都市快軌交通》，然后是安全領(lǐng)域的《中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)》和《中國安全科學(xué)學(xué)報》。另外，《測繪通報》等地理信息技術(shù)領(lǐng)域的期刊也是部分研究者的選擇，2020 年《測繪通報》的影響因子為2.025，是出版物排名前8 的期刊中影響因子最高的刊物。出版物的影響因子反映了期刊平均每篇論文的被引用數(shù)量，在一定程度上顯示了其學(xué)術(shù)影響地位，軌道交通安全文獻(xiàn)排名前8 的期刊影響因子幾乎均大于1.0，擁有較大的學(xué)術(shù)影響力，可以反映該領(lǐng)域的研究成果。

3 研究熱點(diǎn)分析

每篇文章都會出現(xiàn)關(guān)鍵詞，用于高度概括文章觀點(diǎn)和研究內(nèi)容［5-6］。文章通過Citespace 軟件，對從中國知網(wǎng)獲得的393 篇文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，將關(guān)鍵詞頻次設(shè)置為top 50，時間切片為1 年，同時保持其他參數(shù)不變，運(yùn)用Pathfinder 運(yùn)算方法修剪合并后的2000—2020 年的關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)，得到如圖3 所示的關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜。由圖3 可知，共產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)326 個、連線416 條，即在軌道交通安全可視化知識圖譜中，393篇文獻(xiàn)共產(chǎn)生了326 個關(guān)鍵詞及416 條關(guān)聯(lián)關(guān)系連接，圖中關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)越大，說明關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次越高；關(guān)鍵詞之間的線段粗細(xì)表明連接強(qiáng)度大小，線段越粗，表示二者的關(guān)鍵詞強(qiáng)度越大。

圖3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜

由關(guān)鍵詞的頻次、關(guān)鍵詞聚類知識圖譜以及關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜可歸納得出，軌道交通安全的研究熱點(diǎn)主要包括軌道交通安全管理、軌道交通安全評估和評價以及地鐵行車安全3 個方面。

軌道交通安全管理研究包含軌道交通安全管理體系、軌道交通安全管理方法和軌道交通安全管理模式等方面。呂培印等人［7］通過總結(jié)政府目前的軌道交通安全管理模式及風(fēng)險管控實(shí)施細(xì)節(jié)，分析了信息化平臺建設(shè)、安全隱患排查與治理能力、災(zāi)變機(jī)理、風(fēng)險監(jiān)控與預(yù)警等方面存在的問題。為進(jìn)一步分析軌道交通安全管理，有學(xué)者基于“人、機(jī)、管、環(huán)”理論的安全管理內(nèi)容，從安全系統(tǒng)工程分析技術(shù)、運(yùn)營安全管理、建設(shè)安全管理、應(yīng)急管理、公共安全管理和運(yùn)營安全評估等6 個子系統(tǒng)出發(fā)，建立了更加完善的城市軌道交通安全管理體系，并提出了該體系的未來發(fā)展概況。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，楊曉飛等人［8］運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，在現(xiàn)有的安全管理中加入物聯(lián)網(wǎng)、三維激光掃描等先進(jìn)手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集、處理、分析及預(yù)警，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，消除可見隱患。從目前的研究成果來看，學(xué)者的研究方向大多圍繞安全管理理論基礎(chǔ)的鞏固、安全管理體系的建設(shè)以及安全管理技術(shù)方法的改進(jìn)等方面，為確保軌道交通安全運(yùn)行作出了卓越貢獻(xiàn)。

軌道交通安全評估與評價是軌道交通安全研究的重要組成部分，該部分研究內(nèi)容涵蓋軌道交通施工風(fēng)險及施工現(xiàn)場安全評價、軌道交通運(yùn)營前的設(shè)備壽命及狀態(tài)安全評價、軌道交通運(yùn)營中監(jiān)控信號系統(tǒng)安全狀態(tài)評價、風(fēng)險評估等。其中，學(xué)者研究的重點(diǎn)主要集中在軌道交通運(yùn)營安全評價方面。在評價方法上，除了運(yùn)用常用的層次分析法、模糊評價法、熵權(quán)法和解釋結(jié)構(gòu)模型這些評價方法，根據(jù)評價的具體事物和目的，學(xué)者們還運(yùn)用了其他方法。例如，黎新華［9］從員工素質(zhì)、客流特征、設(shè)備設(shè)施、安全管理和外部環(huán)境5 個方面對運(yùn)營事故進(jìn)行統(tǒng)計分析，在此基礎(chǔ)上，利用評價實(shí)驗(yàn)室法和解釋結(jié)構(gòu)模型融合改進(jìn)后，構(gòu)建了軌道交通站點(diǎn)運(yùn)營安全評價的方法。王康等人［1］提出一種基于系統(tǒng)動力學(xué)和云模型的評價方法，由此構(gòu)建軌道交通車輛系統(tǒng)安全評價云模型，明晰軌道交通車輛各子系統(tǒng)間的相互作用關(guān)系，評價系統(tǒng)整體及其子系統(tǒng)的安全現(xiàn)狀。劉福澤等人［10］以北京市軌道交通系統(tǒng)安全運(yùn)營狀態(tài)為研究對象，基于TEI@ I 方法論建立軌道交通延誤時長預(yù)測和風(fēng)險評估的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，提高了相關(guān)部門在面對軌道交通突發(fā)事件時的應(yīng)急處置能力。

在軌道交通系統(tǒng)中，地鐵是使用范圍最廣、承載行人最多的軌道交通工具，因此，地鐵行車安全研究具有重要意義。地鐵行車安全研究內(nèi)容主要包括地鐵車輛、安全監(jiān)測與預(yù)警、信號系統(tǒng)、列車控制系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)等方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息化建設(shè)已成為提高地鐵行車安全水平的重要手段。另外，自2008 年“大數(shù)據(jù)”概念被提出以來，各國大力發(fā)展大數(shù)據(jù)技術(shù)，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)也受到了重視。因此，現(xiàn)有的文獻(xiàn)側(cè)重于相關(guān)系統(tǒng)的研究。比如，朱文杰等人［11］基于移動互聯(lián)網(wǎng)，從軌道交通運(yùn)營安全隱患排查的實(shí)際需求出發(fā)，改進(jìn)了軌道交通運(yùn)營安全隱患排查系統(tǒng)，提高了廣西壯族自治區(qū)南寧市軌道交通運(yùn)營的安全水平。于鑫等人［12］根據(jù)國家城市軌道交通建設(shè)安全監(jiān)控預(yù)警的要求，構(gòu)建了針對國家城市地鐵建設(shè)期的安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，并以科學(xué)計算可視化控制、預(yù)警決策、評價分析為主要落腳點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用，為有效監(jiān)控城市地鐵建設(shè)工程質(zhì)量和突發(fā)事件提供了科技保障。信號系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等的開發(fā)和應(yīng)用大大降低了地鐵行車事故的發(fā)生概率。

4 未來研究趨勢與展望

本文利用科學(xué)知識圖譜分析工具CiteSpace 進(jìn)行突現(xiàn)詞分析、關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析以及聚類分析，展示了相關(guān)研究的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與發(fā)展方向等方面的特點(diǎn)。通過分析，未來相關(guān)研究可能存在以下發(fā)展趨勢：①研究內(nèi)容更趨于多樣化，研究角度更趨于智能化。從關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜可以看出，當(dāng)前研究內(nèi)容包含施工技術(shù)、信號系統(tǒng)、安全管理、安全防范和運(yùn)營安全等多個方面，研究內(nèi)容的豐富度和受關(guān)注度不斷上升，未來不僅需要對以往遺留問題進(jìn)行探索，還會趨于多樣化發(fā)展。此外，隨著電子信息、終端傳感、信號處理等大數(shù)據(jù)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)用這些技術(shù)解決軌道交通安全問題將是大勢所趨。②研究機(jī)構(gòu)和學(xué)科間跨越性合作趨于強(qiáng)化。軌道交通安全研究需要多機(jī)構(gòu)共同參與，加強(qiáng)軌道交通管理部門和各研究部門之間的聯(lián)系，形成系統(tǒng)的研究團(tuán)隊(duì)有利于更快、更好地解決問題。而在解決問題的過程中，多學(xué)科人才的交流促使研究向多元化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉的創(chuàng)新價值。