基于 CiteSpace 可视化分析的我国跨座式单轨技术发展研究

许彦强，何孝强，赵小文

（中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司，安徽芜湖 241000）

1 背景

跨座式单轨系统是采用橡胶车轮，骑跨在轨道梁上行驶的轨道交通制式，具有低碳环保、转弯半径小、爬坡能力强、速度快、安全可靠、建设成本低、城市景观好等优势，是解决二、三线城市交通拥堵，补足一线城市骨干地铁线网的良好解决方案，近年来受到广泛关注。

信息可视化技术是近年来在科学计量学、知识计量学领域兴起的一种重要研究方法和手段，通过知识图谱直观显示知识发展进程与结构关系，可用于研究学科发展趋势、热点前沿和动态演化关系。以2004年华人学者陈超美博士开发的可视化文献分析软件（CiteSpace）为代表的一系列软件，在国内外得到广泛应用和关注，相关主题论文在中国知网（CNKI）检索达6 000余篇，遍布多个研究领域，其中轨道交通领域约10篇。针对跨座式单轨系统的文献研究尚处于空白状态。

文章利用CiteSpace 5.7.R2版本软件，基于CNKI论文数据库对跨座式单轨技术研究历程进行分析，厘定前沿热点，为跨座式单轨后续研究重点和发展方向提供参考信息。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

2.2 研究方法

对所导出的Refworks文件，在CiteSpace 5.7.R2版本软件中基于共引分析理论和寻径网络算法进行分析，可得到包含作者、机构、国家、关键词、主题等不同种类的共现图谱和时间轴图谱，从中获取跨座式单轨领域各个阶段发展情况，以便进一步研究分析。

3 发文量及研究阶段划分

发文量可直观地反映学术界对某一研究领域重视程度，一般情况下发文量越多，表明该领域研究越活跃。对近21年跨座式单轨相关文献发文量进行统计，其时间分布情况如图1所示。由图1可知，在2014年前，年发表文献数量增长较为平稳，2014年后研究热度增速明显。

图1 年度发文量

回顾我国跨座式单轨的发展，其相关研究起于不断增长的城市公共交通发展需求，主要聚焦于规划设计和工程建设，例如规划于20世纪90年代末的重庆市轨道交通2号线工程项目，该项目于2000年正式开工建设，于2005年投入运营，后续又有重庆市轨道交通3号线于2011年投运。迄今为止，这2条线路属于跨座式单轨在国内应用于城市骨干交通载客运营的仅有线路。重庆市轨道交通开启了我国跨座式单轨技术研究之路，这一阶段发展一直持续至2013年。

2013年后，以国家有关部委一系列政策文件为引导，从防止经济过热或地方债务风险角度，加强地铁建设管理，鼓励中低运量多制式发展，跨座式单轨研究进入快速发展阶段。根据相关政策，如2013年的国发[2013]36号《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》，2018年的国办发[2018]52 号《国务院办公厅关于进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》等，均提到了“量力而行、有序发展”的原则，推进地铁、轻轨等城市轨道交通系统有序发展。

在政策引导下，芜湖市政府于2013年批复跨座式单轨线网规划，并于2015年成立合资公司中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司，进行车辆国产化设计制造。在芜湖市示范效应以及各地产业落地推动下，先后有40余个城市线网规划采用了跨座式单轨制式，该研究热点一直持续至今。

基于发文量，并结合跨座式单轨在我国工程应用发展历程，可以将近21年跨座式单轨的相关研究以2014年为界分为2个时间阶段：研究起步阶段（2001年—2013年）；研究快速发展阶段（2014年—2021年）。

4 关键词分析

4.1 发展阶段分析

通过聚类，可对文献关键词进一步分析。聚类是通过对数似然比（LLR）算法将共现关系紧密的关键词进行划分，可以体现聚类间的结构特征，突出关键节点及重要连接，揭示知识领域研究主题以及演变进程。

现将文献以一年为单位进行时间切片，以关键词为节点类型，选取每一年中被引用次数最高的前50篇论文，构建共被引网络，得到88个节点、140条连线的共现时间图谱如图2所示。其中聚类模块值Q= 0.601＞0.3，聚类平均轮廓值S= 0.940 5＞0.7，均大于标准值，说明聚类结构显著且结果合理。

观察两组患者膀胱痉挛[6]的发生情况（发生率、持续时间、疼痛情况及日发作次数）、膀胱冲洗前后生理应激指标的变化及护理满意度。

研究关键词共现时间图谱是将每个聚类结果里面包含的关键词按照时间线顺序进行显示，由图2可知，关键词主要集中在7个聚类，按照包含关键词数量由多到少排序依次为 “城市轨道交通”“统计分析报告”“换乘站”“车辆工程”“轨道梁”“优化设计”“动态响应”。同时跨座式单轨技术研究可归为3类，即总体发展研究（# 0、# 1）、工程技术研究（# 2、# 4、# 5）、车辆关键技术研究（# 3、# 6）。

图2 研究关键词共现时间图谱

从不同研究阶段分析，研究起步阶段（2001年—2013年）主要偏向于顶层总体技术路线或交通规划发展研究，聚焦于跨座式单轨的技术特点以及在国内应用的前景，也开展了部分关键技术如受力分析、轨道梁设计等研究，该时间段内被引用频率居前10位的文献统计如表 1 所示。研究快速发展阶段（2014年—2021年）主要关注点为跨座式单轨创新发展及规划应用前景，规划发展仍为持续热点。同时还开展了动力学分析、车桥耦合等方面研究，以及部分供电系统、单轴转向架、主动控制等研究。该时间段内被引用频率居前10位的文献统计如表2 所示。

表1 2001年 — 2013年跨座式单轨领域被引用频率前10位文献

表2 2014年 — 2020年跨座式单轨领域被引用频率前10位文献

综上分析，可知聚类分类结果以及排名前10位的文献中“规划”“发展”“技术特点”“创新”“应用前景”等主题词较为突出，体现该领域的持续热点，表明对跨座式单轨系统总体技术研究和关注仍在持续。这与重庆市轨道交通2号、3号线良好的运行效果，以及2013年后国家相关政策出台、40余个城市规划建设跨座式单轨实际情况吻合。

根据聚类分析结果以及排名前10位文献中的“舒适度”“受力变形”“曲线通过性能”“耦合振动”等主题词可知，近20年国内对跨座式单轨系统的研究主要集中于车辆，且关注于车辆动力学领域。在实际工程应用中，车辆作为跨座式单轨系统的“三大关键技术之一”，其产业链长、涉及面广、技术含量和投资均较高，且关联学科多，因此成为该领域的持续研究热点。

根据聚类分析结果以及排名前10位文献中的“桥梁设计”“桥梁结构”等主题词可知，目前对轨道梁和车站领域的研究也较为关注，主要集中在预应力混凝土（PC）轨道梁以及钢筋混凝土（RC）轨道梁的参数化设计方面。

4.2 热点分析

关键词是对文献研究主题和核心内容的高度概括。基于关键词共现分析，可以了解某一领域不同研究热点分布及发展情况，中介中心性表示某一节点作为媒介桥的能力，中介中心性越高表示节点间的最优路径通过此节点的比率越高，可以认为该节点居于重要地位，且该节点很大可能预示该领域的未来研究趋势。

现提取关键词进行分析，将筛选标准排名（TopN）设置为50，共形成节点数（Nodes）92个，连线数（Links）155条，网络密度（Density）为0.037，词频统计与共现分析如图3所示，出现频次排名前10位的关键词如表3所示。

根据图3、表3所示，“跨座式单轨”“城市轨道交通”出现次数最多，但属于自我指向性关键词，予以剔除。通过对其他关键词中介中心性（取中介中心性≥0.1）进行计算，得到8个高中介中心性关键词，依次为“轨道梁”“转向架”“优化设计”“动力学”“有限元分析”“信号系统”“车辆工程”“日均客运量”，这些词代表目前国内跨座式单轨研究领域中关注较高、影响力大的热点。

表3 跨座式单轨领域出现频次排名前10位关键词

图中节点直径越大代表频次越高，节点与其他节点连线越粗则表示关键词之间联系越紧密，连线颜色代表二者产生联系的年份，由图3可知，“轨道梁”“转向架”“动力学”直径相对较大，且与其他关键词连线密集、线条较宽，有可能成为未来的强势关键词。同时从图3可以看出，“建设规模”“换乘站”“日均客运量”“客流量”“统计及分析”等关键词之间连线互相交织，形成较为独立的研究热点，出现联系的时间主要集中于2017年—2018年，说明这段时间对客流强度和效益较为关注，这也与国务院出台国办发[2018]52 号《国务院办公厅关于进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》政策提高项目审批门槛、提出客流强度要求吻合。其他大部分关键词节点直径小而不明显，说明这些关键词在前几年得到短暂关注但近年来关注度已下降，不再是当下研究热点和未来研究趋势。

图3 跨座式单轨领域文献关键词频统计与共现分析

4.3 前沿分析

陈超美等人认为，研究前沿是一组突显的动态概念和潜在的研究问题，指引着科学发展方向，决定着技术创新路径。通过对关键词进行提取分析，得到突现词，以识别跨座式单轨技术研究前沿。

如图4所示，剔除指向性关键词“城市轨道交通”后，突现强度最强的为“动力学”，强度值为3.62，突现持续时间最

图4 跨座式单轨领域排名前12位关键词突现图谱

长的为“轨道梁”，为2017年—2021年。这2个词指向的车辆和轨道梁技术，均为跨座式单轨系统关键核心技术。其他如2016年至今出现的“转向架”“有限元分析”“曲线通过性能”“信号系统”“日均客运量”“换乘站”等关键词极可能将在未来一段时间对跨座式单轨领域的研究施加重要影响力，或成为未来一段时间研究热点并出现创新成果，需要关注。值得说明的是，已经不再突现的关键词并不代表其不再重要，而是指其增长速度放缓。

5 研究作者及期刊分析

5.1 研究作者分析

在CiteSpace 5.7.R2版本软件中，将作者发文量、合作次数可视化，连线表示作者之间合作与否，节点越大说明作者发文量越多；连线粗细表示作者之间合作次数，连线越粗则合作次数越多。

将筛选标准排名（TopN）设置为50，得出139名作者、111根连线，网络密度为0.011 6，如图5所示。可以看到，作者“杜子学”的节点光圈较大，且内圈颜色丰富，说明该学者研究跨座式单轨领域时间跨度长且连续高产。除杜子学以外，其他作者节点较小且无大规模聚集，合作多为2～4人小规模，说明跨座式单轨领域学者目前还是较为分散。

对该领域研究文献作者进行文章数量分析，可识别出发文较多的作者，并通过其发文量，了解其关注领域，为后续其他学者的研究提供参考。现对发文量排名前10位的学者进行统计，如表4所示。

表4 跨座式单轨领域发文量排名前10位的学者

由表可知，发文量排名前10位作者的中介中心性基本为0，这说明作者之间合作较少，没有出现大规模研究聚集。发表文献数量最多的是杜子学，其在该领域相关论文67篇，在共现图谱中节点显著，如图5所示。

图5 跨座式单轨领域作者共现图谱

在研究机构发文量方面，通过将筛选标准排名（TopN）设置为50，共得出了67所机构，10条连线，发文量排名前10位机构如表5所示，且机构所在地多集中在重庆地区，说明重庆地区较为重视跨座式单轨领域发展，其中重庆交通大学发文量最高。但是各机构中介中心性为0，各机构之间比较独立，多为同一单位内不同学院的交叉合作，没有形成核心研究聚集群。

表5 跨座式单轨领域发文量排名前10位的机构

5.2 载文期刊分析

表6列出发文量最高的10种期刊，发文量最高的前3名分别为《城市轨道交通研究》《都市快轨交通》《现代城市轨道交通》，发文量分别为20篇、17篇、15篇；影响因子最高的期刊是《都市快轨交通》，影响因子为 1.26。各期刊发文量差异不大，均属于铁路、交通领域期刊。

表6 跨座式单轨领域发文量排名前10位期刊

6 结论

根据近20年跨座式单轨相关研究，以2014年为时间节点将其研究分为2个阶段，2014年前为研究起步阶段，该阶段从技术空白到技术引进和消化，相关研究聚焦于顶层总体技术路线或交通规划发展研究，也开展了部分关键技术如受力分析、轨道梁设计等研究，为实现国产化、突破国外技术壁垒打下坚实基础。2014年后为研究快速发展阶段，为了更好适应市场需要，也更多地关注创新发展及规划应用前景，对系统的客流经济性、运行舒适性等关注度提高，主要开展了动力学分析、车桥耦合等方面的研究。在研究学者方面，表现较为分散，除了杜子学以外，其他作者节点较小、无大规模聚集。通过分析关键词“轨道梁”“动力学”“转向架”“有限元分析”“曲线通过性能”“信号系统”“日均客运量”等，表明在极可能将在未来一段时间关键词涉及的领域对跨座式单轨研究将施加影响力，值得关注。