科技中国杂志

专利视角下四川省轨道交通技术分析

来源:《科技中国》2019年第六期pp.75-81

日期:2019-06-18

  杨锐1,方玉2,辜萍1,廖觅燕3,赵毅峰1,王楠1

  (1.四川省科技促进发展研究中心;2.成都一墨知识产权服务有限公司;3.四川农业大学)

  轨道交通产业被列为四川省“5+1”现代产业体系的重要组成部分,是四川未来重点发展的高端产业之一。为摸清四川省轨道交通领域技术发展水平,本文通过incopat全球专利数据库检索,获取了2011—2018年四川省轨道交通领域专利申请数据6068条,运用统计分析、复杂网络分析等方法对该领域技术产出总体情况、地域分布、创新高地、攻关技术及专利的流入输出情况进行了系统分析。

  一、四川省轨道交通领域技术产出概况

  2011~2018年,中国轨道交通产业共检索到相关专利申请114557件,江苏(9471件)、北京(9155件)、四川(6068件)分列前三,紧随其后的是山东和湖北。

  从专利申请量和授权量来看,四川省轨道交通产业专利申请呈稳定增长态势,并在2018年出现爆发性增长,6068件专利申请获得授权3138件,授权率52.42%,另有21.08%的专利处于实质审查中。其中,发明专利申请量为2722件,27.83%获得授权,46.46%处于实质审查中,说明该领域技术成熟度较高,且专利技术含金量逐年提高。

  从地域分布看,74.8%的专利申请和78.62%的发明专利申请均来自成都,说明成都在全省轨道交通技术创新方面处于绝对主导地位,是我省轨道交通产业最重要的技术研发地和最大的市场所在地。此外,申请量在百件以上的地市还有眉山、资阳、攀枝花、德阳和绵阳,但德阳专利申请主要集中在实用新型专利,在发明申请数量上未能排进前五。

  从专利申请人来看,我省轨道交通产业技术高度集中,西南交通大学的专利申请量约占全省总量的16.5%,位列全省第一、全国第三;中铁二院居全省第二、全国第十。攀枝花钢铁研究院有限公司虽然专利总量排名在全省靠后,但其申请的专利均为发明专利,主要涉及铁路轨道钢轨,在该领域具有较强的创新能力。

  从技术方向来看,目前全国排在前三的技术方向分别是铁路车辆及车体部件、铁路轨道及铺轨机器、铁路交通管理,四川与其基本一致。在铁路轨道及铺轨机器方向,四川与北京同处于全国领先地位;在铁路车辆及车体部件技术方向,山东更具优势,技术集中度非常高,拥有龙头企业中车青岛四方机车,而四川尚缺少全国性龙头企业;在铁路交通管理方向,北京处于绝对领先地位,四川除西南交通大学有部分专利涉及外,企业甚少以此作为主要技术方向。

  从研发趋势来看,四川在传统优势领域铁路轨道相关技术方面始终保持快速增长势头,在铁路车辆的悬架、铁路交通控制、电动车辆动力装置等领域则呈现较为平缓的发展趋势。同时,随着新能源技术的发展以及信息技术的渗透,逐步涌现出一些新的研发关注点,如铁路系统相关技术(B61B)近两年专利申请量快速增长,从2016年的21件猛增到2018年的102件;在G06Q、G06F、H02J等技术领域形成一批研发成果,主要涉及数字化轨道交通、电路系统和电能存储系统,以及用于监测或预测数据的处理系统和各种环境模拟方法。

  二、八大攻坚技术分析

  轨道交通是四川省“十三五”科技创新规划的重点领域,着力在新型城市轨道交通、高速铁路、重载铁路及核心零部件等方面进行技术攻关。由于发明专利更能体现实际创新能力,故对2011—2018年间与攻坚技术密切相关的406件发明专利进行分析,主要涉及磁浮技术、悬挂式单轨、安全施工、现代有轨电车等8个攻坚技术方向。总体上看,西南交通大学和中铁二院占主导地位,尤其是西南交通大学几乎囊括了所有攻坚技术方向。

  (一)磁浮技术

  磁浮技术研究整体覆盖磁悬浮列车系统的各个方面,包括磁浮轨道结构、磁浮车辆车体、磁浮车辆供电、制动系统、悬浮技术、施工、安全控制等,申请人主要集中于成都,其主攻技术方向各有侧重。

  (二)悬挂式单轨技术

  针对悬挂式单轨列车与轨道桥梁系统的研发涵盖列车车体、轨道桥梁、通信与信号系统、供电及运营等多个方向,活跃的申请人主要是国企和高校。

  (三)安全施工技术

  安全施工技术主要包括桥梁、隧道等施工方面的安全防护设备、结构和预警系统,中铁二院是主要申请人。

  (四)现代有轨电车技术

  现代有轨电车技术涉及混合动力有轨电车联合制动系统、有轨电车通信系统,以及有轨电车用燃料、电池等。

  (五)铁路运营养护维修

  涉及该技术方向的主要有西南交通大学、新筑路桥和中铁二院。

  (六)重载铁路

  主要技术包括轮轨磨耗、重载轨道结构、重载列车牵引传动控制等。

  (七)新材料

  主要包括减振降噪材料、内装材料和车体结构材料,以及路基建设用轨道材料等,高分子复合材料是主研方向,其中西南交通大学主攻的碳纤维复合材料具备较强的技术前沿性。

  (八)勘察设计

  该领域的实用申请略多于发明申请,主要涉及铁路勘察设计的工具设备、桥梁隧道结构、铁路勘察设计的方法、软件系统和施工方法等,其中中铁二院主要涉及桥梁零件,西南交通大学则通过新技术对环境和灾害的模拟来提升轨道交通勘察设计的水平。

  三、技术转移转化

  专利是研究区域技术转移的重要载体。以有效专利转让数据作为数据源,统计出省内转化数据157条、外省流入四川省数据16条、四川省流出省外数据85条;采用社会网络分析方法构建网络图,分别从专利权人流向、IPC分类流向和城市流向三个角度进行分析。节点的大小代表该节点的度数,即与之有联系的节点数量,节点度数越大说明该节点越重要。不同颜色的节点构成不同社区,同一颜色下的节点联系紧密。

  (一)专利权人间流转

  以转让人和受让人为节点的专利有向流转网络。西南交通大学位于整个网络中的中心地位,向其他企业或机构输出专利;而从权利人的类型来看,高校院所专利转让率相对其他企业机构高。

  (二)IPC分类流转

  基于发生转让专利的IPC分类号进行聚类分析发现,流入省内的专利以B61D(铁路车辆或车体部件)、B61K(用于铁路的辅助设备)、E01B(铁路轨道及其附件、铺设铁路的机器)占比最高;流出省外的专利以E01B(铁路轨道及其附件、铺设铁路的机器)、E01D(桥梁)、E01F(道路设备和站台)排名前三;在省内转让的专利大多为E01B(铁路轨道及其附件、铺设铁路的机器)、B60M(电动车辆的电源线路或沿路轨的装置)、B61K(铁路辅助设备)。从流转技术的区域集聚性看,成都的流转技术覆盖了全省轨道交通产业的各个技术分支,转让网络最密集,转移关系最复杂,这与其专利申请量和技术覆盖面密切相关;北京仅次于成都,这与其作为中铁总公司所在地,转移了较多中铁二院的铁路轨道、铁路施工等专利有关;攀枝花和山东的专利转让技术主要涉及C类的钢铁轨道和车体材料,江苏的专利转让主要涉及铁路车辆传动系统(F16H),均与当地产业技术方向高度吻合。而其他区域的流转技术则相对分散,与当地产业技术方向关联度较弱。

  (三)主要城市与省外的输入输出流向

  综观全省轨道交通产业,成都市的专利注入量与流出量远大于其他城市,是整个四川网络的中心节点,主导全省流转网络,而上海、江苏和广东属于网络的半核心区,既承接核心区的技术转移,也向边缘区输出技术。从流出来看,四川省轨道交通产业主要流向广东和江苏,其中眉山和资阳的专利主要流向北京和江苏。

  本报告得到四川省软科学研究计划项目“四川省‘十三五’科技创新发展中期评估研究”(负责人:杨锐,编号:2019JDR0195)资助。