道路交叉口安全的科学计量可视化*

2018-10-19郑文江

安全 2018年10期

李平李杰,2，3 郑文江

1.上海海事大学海洋科学与工程学院安全科学与工程系 2.上海海事大学安全科技趋势研究中心3.北京理工大学机电学院 4.中国工程院战略咨询中心

《交通工程手册》中称道路交叉口为道路与道路相交的部位[1]。道路交叉口（以下可简称交叉口）是交通参与者从各地汇集于此，并通过此地选择有效目的地，随即发散的重要场所，可以说交叉口是沟通转向最复杂的地方。在交叉口功能区内，机动车、非机动车、行人3种交通参与者，加之周围交通设施、交通环境等形成了1个复杂的交通系统。

据统计，世界范围内大约有30%～60%的交通事故发生在交叉口处[2]，国内城市道路交通事故有33.93%发生在交叉口[3]，可见，交叉口是事故多发和交通危险的地点，也成为学者研究道路交通安全的一个重要方面。国内学者已经先后对无信号交叉口[4]、信号交叉口[5-6]的安全性进行整体评价。除此之外，还有相当多的学者从行人过街[7-8]、驾驶员行为[9-10]、

机动车与非机动车交通特性[11-12]、交通冲突[13-14]等方面对交叉口安全进行更为细致的分析，这些研究为交叉口安全领域整体情况的描述提供了数据基础。本文将对交叉口安全研究领域采用科学知识图谱的方法，从文献产出、作者合作、机构合作、关键词共现方面，为交叉口安全研究领域的概貌提供直观的整体分析。

1 数据收集

2018年3月29日，在中国知网（CNKI）以“交叉口+安全”为主题进行检索，为了尽可能准确地筛选出关于道路交叉口安全领域的文献，从题目、关键词、摘要3方面进行阅读，去除了非道路交叉口论文、征稿通知、会议新闻等与道路交叉口安全不相关的文献，最后，得到了1991～2017年间的485篇关于道路交叉口安全的文献，并将检索结果保存为Refworks格式。本研究采用描述性统计和科学计量与知识图谱的方法对数据进行分析和可视化处理。科学知识图谱近年来广泛地应用于安全、环境、健康等领域，能够对科学计量分析数据进行可视化表达，直观地显示科学发展进程与知识结构关系[15-17]。本文采用CiteSpace文献数据分析软件对数据进行分析，该软件是由美国德雷塞尔大学陈超美教授开发，主要用于科学计量与知识图谱分析[18]。

2 数据分析

2.1 论文产出分析

道路交叉口安全研究领域的文献承载着科学知识、科学信息，其数量的变化直接反映了交叉口安全领域科学知识量的变化。本文绘制的交叉口安全领域文献总体产出分布，如图1。从文献的年度产出量来看，1991年出现了第一篇关于道路交叉口安全的文献，在接下来的10年里产出量一直处在比较低的水平，1997年论文累计量突破10篇。随着专家学者逐步重视对交叉口安全领域的研究，该领域得到了迅速的发展。2003年交叉口安全的文献开始稳步增长，并在2006年出现了显著增长，该年单年产出量是2005年的两倍多。2014年道路交叉口安全领域的研究文献量达到了单年产出量峰值56篇，随后小幅下降。总体看来，文献产出量随年份存在一定的波动性，文献累计量曲线呈显著的指数增长模式。

图1 道路交叉口安全研究文献总体产出

2.2 作者合作分析

道路交叉口安全研究的学者合作网络，如图2。网络图中节点的大小与作者的发文量成正比，节点的连线表示节点作者存在合作关系，连线的宽度表示合作的强度。国内形成了若干研究道路交叉口安全的队伍，但整体上尚未形成大的学术群落。这里提取了团队规模排名前5的子网络进行重点分析。第一大作者合作网络以陆键为核心，项乔君、袁黎、潘福全等在网络中也较为突出，他们都毕业于东南大学，如图2（a）。第二大网络以王雪松（同济大学，现就职于同济大学）为核心，毕业于同济大学的谢琨和黄合来（中南大学）在网络中也比较突出，如图2（b）。第三大网络以昆明理工大学的成卫为核心，第四、第五大网络分别以杨晓光（同济大学）和李克平（同济大学）为核心，如图2（c，d，e）。从作者发文的时间特征来看，陆键、项乔君、袁黎、成卫、杨晓光主要发文量集中在2006～2009年；王雪松、谢琨主要发文量集中于近5年，将成为道路交叉口安全研究的潜在力量。总体看来，网络的合作关系较为分散，横向合作关系较少，基本以高校研究课题组为单位。同一高校内部，不同课题组之间很少存在合作。同一高校课题组之间拥有地理上的优越性且享受相同资源，若加强学术合作，形成一定规模，将推动道路交叉口安全领域研究更好更快的发展。

图2 道路交叉口安全研究前五大作者合作子网络

2.3 机构合作分析

机构是道路交叉口安全研究的重要场所，机构之间的合作能够清楚的展示科研力量的分布情况。道路交叉口安全研究的机构合作网络，如图3。网络中的节点和标签大小与机构的发文量呈正比，节点之间的连线表示机构之间存在合作关系。结果显示：发文量排名前十的机构都为高校。其中，同济大学（54篇）占据首位，其次是东南大学（40篇）、长安大学（22篇）、北京工业大学（19篇）、河海大学（16篇）、重庆交通大学（14篇）、北京交通大学（14篇）、西南交通大学（13篇）、中国人民公安大学（10篇），昆明理工大学与哈尔滨工业大学并列第十（9篇）。1992年同济大学发表了第一篇关于交叉口安全的文献，是这11个机构中发文最早的机构，其他机构陆续在2003年后开始发文，主要发文量集中在2006～2017年间。非高校机构中表现突出的有公安部交通管理科学研究院、天津市市政工程设计院、中交公路规划设计院、交通部公路科学研究院等。

图3 道路交叉口安全研究机构的最大子网络

机构合作网络形成了以同济大学（上海）、东南大学（南京）、长安大学（西安）、重庆交通大学（重庆）、北京工业大学（北京）为核心，并向外辐射形成一定规模的道路交叉口研究机构合作的最大子网络，如图3。该网络基本覆盖了中国交通较为复杂且人口较为密集的地区，如北京、上海、南京、西安、重庆等。同济大学拥有紫色外圈，具有很高的中介中心性，反映了其在合作中扮演着“桥”的作用。高校与大量地方交通职能部门、科研院所等非高校机构合作，如同济大学与公安部交通管理科学研究院、美惠信息科技（上海）有限公司等有合作关系，非高校机构为高校的交叉口安全研究提供了数据来源与实践场所，高校依托自身道路交通实验室等为非高校机构提供交叉口安全理论研究；同时高校之间也存在密切的合作，如同济大学-北京工业大学、东南大学-北京交通大学，机构间的跨区域合作有助于科研资源的整合与分配。高校间还促进国际间的交流，合作机构中包含北卡罗纳州立大学、中佛罗里达大学、不列颠哥伦比亚大学、路易斯安纳州立大学等国外合作机构。

图4 道路交叉口安全研究的关键词共现分析

2.4 关键词分析

关键词浓缩了整篇文章的内容，常常包含了研究内容、研究方法、研究结果等。在CiteSpace中选择节点类型为Keyword，为了防止网络密度过高，采用“Pathfinder寻径算法”和“Pruning the merged network”对网络中的连线进行裁剪，以提高网络的可读性。最终得到关键词共现网络，如图4。在图中，节点的标签越大，则对应关键词的词频越高。关键词之间的共现关系用连线表示，线与线之间的宽度表示关键词之间的共现强度，关键词周围的连线越多，说明该关键词与更多的关键词有“语义关系”，进而能找出与该关键词关联的其他研究主题。图中关于交叉口交通安全的高频关键词有交通安全（125次，关键词出现的频次）、交叉口（108）、平面交叉口（81）等，反映了本文数据集的主题核心道路交叉口安全。对于其他较高频关键词，能够了解交叉口安全研究的核心主题：根据不同的道路交通功能，将交叉口所处的地点分为城市道路（32，或城市交通（10））和公路（22）；交叉口的研究类型可分为信号交叉口（45）和无信号交叉口（10）；交叉口内部的不安全因素为各交通参与者之间的冲突，即交通冲突（48）；交通冲突技术（9）及其他评价模型的建立，合理对交叉口进行安全评价（41）；安全设计（11）和交通管理（13）分别从源头和运行阶段保障交叉口安全。行人（15）作为交通参与者中的弱势群体易受伤害，其行为的无序性又对交通产生了严重的影响，行人过街（10）和行人安全（10）也是研究的热点。图中连线的颜色由深色向浅色转变，表示关键词按时间发展的变化，颜色越接近浅色表示关键词产生的时间距离现在越近。从图中可以看出每一个高频节点都连接有距离现在时间较近的关键词，表明围绕经典主题随时间又产生了众多新兴主题，比如车联网、安全视距、优化设计、电动自行车、绿闪灯等。