中國磁浮軌道交通技術(shù)的專利申請統(tǒng)計與分析

賀正楚　黃穎琪　彭花　劉大能

摘 要 中國在磁浮軌道交通技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)活躍度高，專利數(shù)量較多.通過從中國專利發(fā)明公開數(shù)據(jù)庫、中國專利實用新型庫和中國專利外觀設(shè)計庫采集到的關(guān)于1985年4月1日至2018年12月15日的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析歸納了中國磁浮軌道交通技術(shù)的專利申請類型、技術(shù)分布及主要研發(fā)機構(gòu)的專利分布和專利發(fā)展趨勢.

關(guān)鍵詞 產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學;磁浮軌道交通技術(shù);專利申請分布;專利分布

中圖分類號F426.472 文獻標識碼 A

Abstract China has a high degree of technological research and development in the field of maglev rail transit technology and has a large number of patents.The relevant data for the period from April 1， 1985 to December 15， 2018 were collected from the Chinese Patent Invention Open Database， the Chinese Patent Utility Model Library and the Chinese Patent Designs Library. This paper analyzes and summarizes the patent application type， technology distribution， patent distribution and patent development trend of major R&D institutions.

Key words Industrial Economics;Maglev Rail Transit Technology;Patent Application Distribution;Patent Distribution

在人類經(jīng)濟社會發(fā)展進程中，每一次交通工具的變革，都極大地推進了經(jīng)濟繁榮.磁浮技術(shù)與軌道交通產(chǎn)業(yè)必將深度融合而催生出磁浮軌道交通產(chǎn)業(yè).該產(chǎn)業(yè)在我國具有較強的科技進步引導能力和較為廣闊的市場前景[1][2][3]，磁浮軌道交通在軌道交通當中將占據(jù)重要地位 [4].中國交通運輸需求巨大，航空網(wǎng)不夠發(fā)達，高速大運量軌道交通在中國有很大的發(fā)展空間.

磁浮列車所用到的磁浮技術(shù)指的是利用磁力使物體懸浮的一種技術(shù).1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾提出了電磁浮原理，開啟了磁浮技術(shù)的正式研究.在磁浮技術(shù)日臻成熟的情況下，磁浮軌道交通受到越來越多的關(guān)注.相較于傳統(tǒng)軌道交通（有軌電車、輕軌、地鐵等），磁浮軌道交通具有以下特點：建造和維護成本低，轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強，線路靈活，施工拆遷量小，乘客覆蓋面積大，運營更加安全，脫軌和翻車的概率更低，噪聲低，無摩擦產(chǎn)生的粉塵，阻力小因而能耗低，環(huán)保性能好等[5].

1 磁浮軌道交通產(chǎn)業(yè)及技術(shù)的發(fā)展狀況

1.1 中國磁浮軌道交通產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

我國發(fā)展磁浮技術(shù)的市場潛力巨大.我國鐵路進入了全面提高運輸質(zhì)量的時期，對旅客運輸?shù)闹匾暢潭戎饾u超過貨物運輸，對運輸質(zhì)量的需求超過了對運輸重量的需求.

中國對磁浮技術(shù)和磁浮軌道交通的研究與開發(fā)始于1986年[6]，之后上海磁浮列車、全世界最長的中低速磁浮列車線路“長沙磁浮快線”、北京S1線陸續(xù)成功開通運營，成都、武漢、青島等地磁浮項目也正在蓬勃開展[7].中國發(fā)展高速高運量、中長距離運輸?shù)男枨罄瓌恿舜鸥≤壍澜煌ㄑ邪l(fā)的進步.2018年11月北京S1線磁浮列車再提速，全程僅需16分鐘.2018年11月，杭州為迎接亞運會開始建設(shè)一條城市軌道交通示范線，該線建成后將是中國首條擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫超導磁浮鐵路.

磁浮軌道交通技術(shù)主要有電磁懸浮技術(shù)、低溫超導磁懸浮技術(shù)和高溫超導磁懸浮等3種類型.高溫超導磁懸浮技術(shù)在交通領(lǐng)域具有革命性的突破，其列車速度高達1000km/h以上[8].2018年1月，速度為600km/h的高速磁浮軌道交通系統(tǒng)技術(shù)方案在青島市通過評審，標志著中國中車四方股份公司牽頭的國家重點研發(fā)專項“高速磁浮軌道交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”課題取得重要的階段性成果.磁浮軌道交通技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化也在大力推進，組建的中鐵磁浮軌道交通投資建設(shè)有限公司將更好地推進中國磁浮軌道交通技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化運營[9].

1.2 磁浮軌道交通技術(shù)的發(fā)展狀況

最早的磁力懸浮物體的專利發(fā)明于20世紀初問世.由于戰(zhàn)后經(jīng)濟蕭條、世界鐵路發(fā)展停滯和科技水平制約等因素，磁浮鐵路技術(shù)在電磁浮理論誕生后的近40年內(nèi)發(fā)展得十分緩慢.1964年日本建成世界上第一條高速鐵路東海道新干線并成功通車，標志著世界鐵路的開發(fā)建設(shè)進入了現(xiàn)代化時期.列車運行速度顯著提高，一些較發(fā)達國家開始重視磁浮鐵路技術(shù)的研究與開發(fā).

1984年，德國第一個原型車TR06在Emsland實驗線上試驗，1993年第二個原型車TR07的最高試驗速度達到450km/h，1999年日本磁浮列車載人試驗速度達到552km/h.

進入21世紀之后，磁浮鐵路發(fā)展開始進入成熟期.當前主要的磁浮技術(shù)主要是以日本為代表的超導超高速磁浮鐵路技術(shù)、以德國為代表的常超導高速磁浮鐵路TR技術(shù)和日本中低速地面運輸系統(tǒng)HSST技術(shù)，其中HSST技術(shù)主要用于中短途客運.三種磁浮鐵路技術(shù)都在相應(yīng)的試驗線上進行了充分的研究和試驗，相關(guān)技術(shù)和設(shè)施持續(xù)改進、日趨完善.

中國進入磁浮軌道交通技術(shù)研究與開發(fā)領(lǐng)域的時間較晚，但是發(fā)展十分迅速，活躍度高.利用Cite Space將統(tǒng)計數(shù)據(jù)可視化后發(fā)現(xiàn)[10]，中國磁浮軌道交通技術(shù)專利的總專利數(shù)量處于世界領(lǐng)先水平，專利擁有數(shù)量排名前20位的機構(gòu)中有9家來自中國.自2007年以來，中國已經(jīng)成為磁浮軌道交通技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)論文年發(fā)表數(shù)量最多的國家，超過美國、日本、韓國等發(fā)達國家，熱點探討幾乎與國際同步[11].

2 中國磁浮軌道交通技術(shù)的專利申請分析

通過專利分析，幫助企業(yè)掌握產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)、技術(shù)路線的市場走勢、新技術(shù)在企業(yè)和行業(yè)的發(fā)展情況以及使用新技術(shù)生產(chǎn)的新產(chǎn)品的市場發(fā)展趨勢，幫助企業(yè)以及相關(guān)科技工作者了解磁浮軌道交通行業(yè)的專利保護情況和技術(shù)競爭情況[12]，有助于企業(yè)的科學決策，包括制定企業(yè)發(fā)展規(guī)劃等[13].

從中國專利發(fā)明公開數(shù)據(jù)庫、中國專利實用新型庫和中國專利外觀設(shè)計庫中采集了從1985年4月1日到2018年12月15日的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析.

2.1 專利申請類型分析

圖1顯示了磁浮軌道交通技術(shù)研發(fā)機構(gòu)申請的發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設(shè)計專利等三種類型的中國專利數(shù)量.

2.2 技術(shù)分布

表1是IPC分類號說明，表示專利所屬的技術(shù)領(lǐng)域.圖2表示我國關(guān)于磁浮軌道交通技術(shù)的專利申請技術(shù)分布情況.排名前五位的技術(shù)領(lǐng)域分別為：鐵路軌道（E01B），電動車輛動力裝置（B60L），一般的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)（G05B），電機（H02K），其他類目不包含的電機（H02N）.從專利申請技術(shù)分布來看，專利申請技術(shù)主要分布在鐵路軌道（E01B）、電動車輛動力裝置（B60L）、一般的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)（G05B），這三項技術(shù)申請數(shù)量之和在排名前五位的技術(shù)領(lǐng)域占比約為75%，優(yōu)勢較為明顯.

2.3 2014-2017年度專利申請公開動態(tài)分析

圖3顯示了磁浮軌道交通技術(shù)主要研發(fā)機構(gòu)的專利申請公開量在近幾年呈上升趨勢，2014-2017

年度的專利申請公開總量占磁浮軌道交通技術(shù)主要研發(fā)機構(gòu)專利申請總量的52%，說明磁浮軌道交通技術(shù)近幾年的發(fā)展較快，是熱門技術(shù)領(lǐng)域，其中2017年專利申請公開量同比增長47%.

2.4 專利申請總量排名前五位的申請機構(gòu)

圖4顯示的磁浮軌道交通技術(shù)專利申請總量排名前五位的機構(gòu)的專利申請量之和占全部磁浮軌道交通技術(shù)專利申請總量的33.5%，具備一定的集中度.

結(jié)合圖4和圖5可以看出：上海磁浮軌道交通工程技術(shù)研究中心總體表現(xiàn)較好，專利申請公開量排名第一，但近年公開量有下降趨勢;上海磁浮軌道交通發(fā)展有限公司專利申請公開量排名第二，2017年公開量有明顯上升;中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司公開量位居第三，但公開量波動較大，2016年公開量遠大于其余四家公司，2017年迅速減少;西南交通大學和國防科學技術(shù)大學公開量則比較穩(wěn)定，呈平穩(wěn)增長趨勢.

2.5 發(fā)明專利申請排名前五位的申請機構(gòu)

發(fā)明專利數(shù)量是衡量科技創(chuàng)新水平的重要指標.“十二五”期間，中國共受理發(fā)明專利申請403.4萬件，發(fā)明專利申請受理量在全球排名第一，發(fā)明專利授權(quán)量118.9萬件.2018年，我國發(fā)明專利申請量為154.2萬件，授權(quán)發(fā)明專利43.2萬件.我國受理發(fā)明專利申請數(shù)量已經(jīng)連續(xù)多年位居世界首位.

按照發(fā)明專利申請公開量的排名，我國研發(fā)磁浮軌道交通技術(shù)的機構(gòu)如圖6所示，分別為上海磁浮軌道交通工程技術(shù)研究中心、上海磁浮軌道交通發(fā)展有限公司、中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司、西南交通大學、哈爾濱工業(yè)大學.發(fā)明專利申請公開量排名前五位的研發(fā)機構(gòu)，與專利申請公開總量排名前五位的研發(fā)機構(gòu)有一點變化，略有變化之處的就是，原本屬于專利申請公開總量排名前五位的中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學變?yōu)榱斯枮I工業(yè)大學.從發(fā)明專利申請量來看，上海磁浮軌道交通工程技術(shù)研究中心發(fā)明專利申請量排名第一，相比其它主要研發(fā)機構(gòu)具有比較大的優(yōu)勢.

如圖7所示，上海磁浮軌道交通工程技術(shù)研究中心發(fā)明專利申請量呈下降趨勢，上海磁浮軌道交通發(fā)展有限公司發(fā)明專利申請量排名第二，近幾年發(fā)明專利申請量趨勢較為平穩(wěn)，增長速度較為緩慢，中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司發(fā)明專利申請量位居第三，發(fā)明專利申請量波動較大，2016年發(fā)明專利申請量遠大于其余四家公司，2017年迅速減少，哈爾濱工業(yè)大學發(fā)明專利申請量則比較穩(wěn)定，呈平穩(wěn)增長趨勢，西南交通大學近幾年發(fā)明專利申請量呈下降趨勢，尤其在2016年下降明顯.

2.6 磁浮軌道交通技術(shù)的主要研發(fā)機構(gòu)的專利申請情況

我國磁浮軌道交通技術(shù)研發(fā)集中在國內(nèi)的3所大學和3個企業(yè).這些大學和科研院所的專利申請數(shù)量見表2.需要指出的是外觀設(shè)計專利總量只有中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司和上海磁浮軌道交通發(fā)展有限公司擁有，在WO國際發(fā)明申請數(shù)量上較少，未來需要加大對國際發(fā)明專利的投入和重視程度.

3 結(jié)語與建議

全球先進軌道交通以中國高速鐵路（簡稱“中國高鐵”）為代表.2018年底，中國高鐵運營里程超過2.9萬公里，占全球高鐵運營里程的三分之二以上，超過其他國家里程的總和[14].中國高鐵產(chǎn)業(yè)成為中國產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展的一張產(chǎn)業(yè)名片[15-17].中國磁浮軌道交通產(chǎn)業(yè)也能夠像中國高鐵那樣，在國內(nèi)外都可以取得很大的發(fā)展[18-20].加強中國磁浮軌道交通技術(shù)的國際專利申請工作很有必要.專利在市場開拓和市場保護中具有重要作用，開發(fā)潛在的市場特別是國際性市場需要提前布局專利申請.中國磁浮軌道交通技術(shù)的研究與開發(fā)需要將申請國際專利與開拓國際市場緊密結(jié)合起來.

2016年5月湖南長沙開始運營中低速磁浮軌道交通線路，在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了較大影響.來自德國、法國、俄羅斯、烏克蘭、奧地利、韓國、新加坡、馬來西亞、新西蘭、巴西等35個國家的人員考察和調(diào)研了長沙的磁浮軌道交通線路，德國和馬來西亞還希望能夠同長沙有關(guān)方面合作在他們本國建設(shè)磁浮軌道交通.我國需要優(yōu)先在上述可能修建磁浮軌道交通的國家提前進行專利申請，在這些潛在市場上布局專利，實施有效的國際化保護知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略極其重要.向國外的相關(guān)機構(gòu)申請專利保護，應(yīng)對國外企業(yè)的競爭，設(shè)置一道保護中國企業(yè)的專利技術(shù)屏障.

目前，我國在國內(nèi)的磁浮軌道交通技術(shù)專利申請量較大，在國外的專利申請量很少，關(guān)于核心技術(shù)的專利申請更為稀少，尤其是在美國和歐盟的專利申請份額很低，還主要分布在非核心技術(shù)上.美國和歐盟都是中國磁浮軌道交通產(chǎn)業(yè)未來可能開拓的國際市場.海外專利的稀少可能導致中國公司在國外容易面臨競爭對手的專利訴訟.中國應(yīng)增強全球知識產(chǎn)權(quán)保護的意識，重視技術(shù)發(fā)明專利的海外申報，改善國際專利保護狀況，完善專利保護的國際布局，規(guī)避國際專利風險.

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