摘要：隨著我國動車組技術不斷發展、科技創新能力不斷進步，我國動車組技術在知識產權保護領域也面臨著前所未有的機遇與挑戰。研究動車組關鍵技術的專利布局態勢，對指導我國動車組技術專利申請與布局，并有針對性地開展技術研發與科技創新具有重要意義。從專利總體申請趨勢、關鍵技術分支分布、主要申請人、技術來源國分布、專利被引證情況等角度，對動車組關鍵技術在我國的專利布局態勢開展研究，并對未來動車組關鍵技術的專利布局提出建議，為我國鐵路企業制定合理的專利申請和布局策略提供參考，從而在未來的國際知識產權競爭中爭取優勢。

　　關鍵詞：動車組;關鍵技術;專利布局

　　1概述

　　20世紀末以來，我國一直致力于研發高鐵技術。到2004年，按照國家“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”的要求，我國在堅持原始創新的基礎上，引進、消化吸收、再創新，發揮后發優勢，建立了具有我國自主知識產權和世界先進水平的高鐵技術體系。2011年6月30日，京滬高鐵正式開通運營，京滬高鐵全長1318km，初期運營時速300km/h，是世界上一次建成線路里程最長、技術標準最高、商業運營速度最快的高鐵，也是代表我國高鐵成就的重大標志性項目。近年來，我國高鐵技術發展迅速，已步入世界先進行列。

　　截至2021年底，我國高鐵運營里程超過4萬km，在“十三五”期間翻了近一番，穩居世界第一。我國已成為世界上高鐵發展速度最快、運營里程最長、在建規模最大的國家。動車組是高鐵系統的重要組成部分，中國鐵道科學研究院集團有限公司(以下簡稱“鐵科院”)牽頭研究提出了動車組關鍵技術的技術條件和方案設計，在動車組的研究發展中發揮著重要作用。

　　動車組技術包括動車組總成、車體、轉向架、牽引電機、牽引變壓器、牽引變流器、牽引控制、列車網絡控制系統和制動系統9大關鍵技術，以及車鉤與緩沖裝置、衛生間與集便裝置、空調系統、座椅等10項配套技術。每個技術類別包含大量的技術分支與技術點。通過分析各項關鍵技術與配套技術的技術特點、適用條件與范圍，以及這些領域的專利現狀，歸并以上技術分支和技術點，最終確定開展專利布局研究的動車組5大關鍵技術領域：車體、轉向架、制動系統、牽引系統、列車網絡控制系統。

　　隨著我國動車組技術研發和科技創新的不斷深入，在知識產權保護領域也面臨前所未有的機遇與挑戰。為此，針對我國動車組關鍵技術，開展專利檢索與分析。這對于推動我國鐵路企業有針對性地開展技術研發與科技創新、強化知識產權保護意識、指導我國動車組關鍵技術的專利申請及布局、加強我國動車組技術的知識產權管理工作具有重要意義。

　　圍繞動車組5大關鍵技術領域——車體、轉向架、制動系統、牽引系統、列車網絡控制系統檢索專利。檢索策略采用動車組相關關鍵詞以及與動車組關鍵技術相關的關鍵詞組合構建檢索式，或采用動車組相關的關鍵詞與國際專利分類號(IPC分類號，特別是B61大類下的分類號)組合構建檢索式，在專利名稱和摘要中檢索。專利數據來源基于智慧芽patSnap數據庫，檢索范圍為已經公開/公告的中國發明、實用新型和外觀設計專利，檢索截至日期為2020年12月31日。圍繞檢索結果，從專利總體申請趨勢、關鍵技術分支分布、主要申請人分析、技術來源國分布和專利被引證分析等方面，研究動車組關鍵技術的國內專利布局態勢。

　　2專利布局態勢分析

　　2.1專利總體申請量分析

　　根據專利檢索結果可知，我國動車組關鍵技術領域的專利申請總量為5958件。將近20年我國動車組關鍵技術領域的專利申請量變化劃分為以下3個發展階段。第1階段為2007年以前，緩慢發展期。這一階段，動車組關鍵技術領域的專利年申請量在10件左右，2007年申請量有所增加，達到35件。1964年，全球首條高鐵日本東海道新干線建成投入運營。1981年，法國高鐵TGV開通巴黎至里昂線。

　　經過幾十年發展，鐵路領域發達國家在高鐵和動車組技術方面積累了豐富的運營經驗并申請了大量專利。我國自20世紀90年代開始致力于研發高鐵技術，在2007年之前是我國動車組理論和技術的積累、起步階段，專利申請量相應也較少。第2階段為2008年至2011年，穩步發展期。這一階段，動車組關鍵技術領域的專利申請量穩步增加，2008年的申請量由2007年的35件快速增長到123件，之后逐年增加，并在2011年達到峰值，為405件。

　　2004年后按照“引進先進技術、聯合設計生產、打造中國品牌”的要求，我國鐵路在堅持原始創新的基礎上，引進消化吸收再創新，原中國南車、中國北車，以及鐵科院等鐵路企業開始加大力度研究動車組技術，并于2008年8月1日開通運營我國第1條時速350km/h的高鐵，即京津城際鐵路。這一時期，我國動車組技術研發投入持續增加，專利申請量穩步增長。第3階段為2012年至今，是高速發展期。

　　自2012年開始，原鐵道部組織國內鐵路企業、高校、科研院所等單位，產學研用緊密結合，協調創新，開展了時速350km/h中國標準動車組的研制工作，并組織鐵科院等單位開展了知識產權挖掘與布局工作。同時，伴隨著國家多項加強知識產權保護政策的出臺和我國科技創新主體知識產權保護意識的加強，動車組關鍵技術領域的專利申請量快速增長，由2012年的311件急劇增長到2019年的914件(由于專利公開時間的滯后，2020年的申請量數據有較大偏差)。

　　2.2專利類型與專利有效性分析

　　通過分析我國動車組關鍵技術專利類型與專利有效性，可以了解當前我國動車組關鍵技術已獲得專利權保護、已失去專利權保護或正在審查中的專利數量分布情況，整體上掌握專利的權利保護和潛在風險情況。發明專利申請量(2652件)及其占比(44.51%)低于實用新型;實用新型專利申請量為2921件，占比接近總申請量的50%;一定申請量的外觀設計專利是和動車組車體、座椅、車頭外型等的形狀、圖案或其結合相關的專利。整體來看，技術含量高、權利穩定性好的發明專利申請量及占比有待提高。

　　我國動車組關鍵技術發明專利中，有效專利993件(占比37.44%)，失效和在審專利1659件(占比62.56%);實用新型專利中，有效專利1963件(占比67.20%)，失效專利958件(占比32.80%);外觀設計專利中，有效專利222件(占比57.66%)，失效專利163件(占比42.34%)。整體來看，有效發明專利(993件)相對專利申請總量占比(16.67%)較低。

　　2.3關鍵技術分支分布

　　在進行專利分類標引時，存在同一件專利標引至2個或多個技術分支的情況。通過分析技術分支分布，可以掌握研究對象覆蓋的關鍵技術分支以及各技術分支的創新熱度。涉及車體技術的專利申請量最多，明顯超過其他技術分支，申請量占比超過總申請量的50%。

　　車體作為動車組的關鍵技術，既是容納運輸對象的載體，又是安裝和連接列車其他零部件的結構，且包含了氣動外型、座椅、空調裝置等諸多技術。因此，受創新主體的關注程度較高，創新主體對車體技術的研發與創新最為活躍，體現在專利申請量上最多。動車組列車運行時速度較高，制動系統是實現列車高速、安全運行的保障。

　　因此，動車組生產企業非常重視制動系統技術改進，專利申請量較高。列車網絡控制系統用于對動車組制動、轉向架、車門等系統進行控制、監視和診斷，對動車組安全運行起著重要作用，專利申請量排在第3位。轉向架、牽引系統技術趨于成熟，且突破技術瓶頸周期較長，二者的申請量略低。整體來看，轉向架、制動系統、牽引系統和列車網絡控制系統4個關鍵技術領域的專利申請量相差不大，創新主體對這些技術領域的關注度以及技術研發投入和專利布局較為均衡。

　　2.4主要申請人分析

　　通過對主要申請人的分析，可以發現創新成果積累較多的專利申請人，并據此進一步分析其專利競爭實力。動車組關鍵技術領域申請量排名前10的申請人中，申請量均在50件以上。其中，中車長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱“長客股份”)、中車青島四方機車車輛股份有限公司(以下簡稱“四方股份”)的申請量以明顯優勢排在前2位。長客股份和四方股份均為我國軌道交通裝備研發、制造和服務的重要企業，是中國高速列車產業化基地。

　　長客股份擁有國家軌道客車系統集成工程技術研究中心、高速列車系統集成國家工程實驗室、國家級企業技術中心等國家級技術創新平臺，主要研發產品包括CR400BF型復興號動車組、CRH380CL高速動車組、CRH380BG高寒動車組、京張高鐵智能動車組等車型;四方股份擁有國家高速動車組總成工程技術研究中心、高速列車系統集成國家工程實驗室、國家級工業設計中心等國家級研發試驗機構，首列時速300km/h高速動車組、首列時速380km/h高速動車組、首列“復興號”動車組均誕生于四方股份。

　　長客股份和四方股份在動車組技術領域雄厚的技術研發和制造實力，使其占據專利申請量前2名。鐵科院以216件的申請量排在第3位。鐵科院作為我國鐵路唯一的多學科、多專業的綜合性研究機構，多年來在動車組關鍵技術及產品自主創新、標準制定等方面作出了重要貢獻。

　　同時，鐵科院擁有高速鐵路系統試驗國家工程實驗室、高速鐵路軌道技術國家重點實驗室、機車和動車組牽引與控制國家重點實驗室等國家級實驗室，以及中國標準動車組整車試驗基地，鐵科院在高鐵領域的創新能力和核心競爭力，使其在動車組關鍵技術領域積累了大量的專利。中國國家鐵路集團有限公司多數情況下作為共同申請人與鐵科院或其他鐵路企業共同申請專利。因此，其在動車組關鍵技術領域的專利申請量也較高，申請量排在第4位。

　　中車唐山機車車輛有限公司、西南交通大學的專利申請量位列第5位與第6位;中車青島四方車輛研究所有限公司、中車株洲電力機車有限公司的申請量較上述單位下降較明顯。吉林大學作為高校類申請人，在動車組關鍵技術領域也布局了一定專利量。北京交通大學、深圳沃海森科技有限公司的申請量并列第10位，通過專利具體技術內容分析可知，深圳沃海森科技有限公司申請量排進前10，因為其在動車組空調系統領域集中布局大量專利。通過對專利申請人類型構成的分析，可以明晰創新主體的類型，并為進一步找出在產業內影響力大的不同類型的創新主體提供依據。

　　企業類申請人數量遠高于其他類型申請人，企業類申請人是動車組關鍵技術創新的中堅力量;大專院校類申請人數量、個人申請人數量高于科研單位類申請人數量，科研單位類申請人創新相對比較集中。在今后的科技創新活動中，科研單位和大專院校應進一步發揮自己的科研優勢，在技術研發、專利保護等方面可考慮與企業充分合作，從而實現產學研良好結合，更好地推進我國動車組關鍵技術改進和專利布局工作。

　　2.5技術來源國/組織分布

　　對技術來源國的分析，主要研究技術主要來源于哪些國家/地區(專利優先權)，以了解該國家/地區的技術創新能力和活躍程度，也可以側面反映出擁有該技術的主要申請人分布在哪些國家/地區。我國動車組關鍵技術來自國內的專利申請占比高達99.54%，只有極少數的專利技術來源于國外。

　　其中，技術來源為國外的專利涉及的申請人包括鐵路賽跑者N.A.公司、西門子交通有限公司和克諾爾-布里姆斯軌道車輛系統有限公司、阿爾斯通股份有限公司、龐巴迪運輸有限公司、韓國鐵道技術研究院等企業。這說明雖然我國動車組關鍵技術的專利申請主要來源于國內，但世界知名的軌道交通企業在我國動車組關鍵技術領域已有少量的專利布局，我國作為高鐵建設和高速動車組技術研發的新興市場，已受到來自國外軌道交通領域重點申請人的關注。

　　2.6專利被引證分析

　　專利質量的評價指標主要有專利被引用頻次、同族專利數量等。專利的被引用頻次在一定程度上可以反映專利的質量和重要程度，同時可以深入了解行業的核心技術發展和研發方向。高頻被引用專利(被引用頻次為11~50次)數量很少，高頻被引用專利相對總申請量(5958件)占比僅為2.57%。

　　這說明，一方面，動車組關鍵技術領域能被多次引用的高質量核心專利還比較少，在動車組關鍵技術領域應加強技術先進性較高的專利布局;另一方面，應從專利申請源頭做起，提升申請人對申請高質量專利重要性的認識，提高專利文本撰寫的質量，并通過專業的知識產權服務機構維護知識產權權利。分析被引用頻次排名靠前的專利，可以掌握基礎專利、高質量專利的專利申請人和專利技術分布情況，進而深入了解產業內的技術研發熱點。

　　被引用頻次排名前10的專利中，被引用頻次均在30次以上，發明和實用新型專利各占5件，車體、轉向架、制動系統、牽引系統、列車網絡控制系統等關鍵技術均有涉及。

　　其中，實用新型專利“一種高鐵座椅”的被引用頻次最高，達到49次，其技術方案主要涉及高鐵座椅安全性的改進，通過安裝斜系式和水平系式安全帶，可大大減少因意外事故所造成的人員傷亡，引用次數最高說明此專利為高鐵座椅領域的基礎專利，其他高鐵座椅專利在其基礎上改進創新;被引頻次排在第3的為原南車青島四方機車車輛股份有限公司申請的采取全新轉向架構造、懸掛連接與牽引方式的高速動車組轉向架。

　　值得注意的是，被引用頻次排名前10的專利中，涉及制動系統關鍵技術的專利比較集中，分別是排名第6、第7、第8的專利;有3件專利的申請人為唐山軌道客車有限責任公司，分別為排名第5、第9、第10的實用新型專利，這說明唐山軌道客車有限責任公司和鐵科院在動車組關鍵技術領域布局了較多質量較好、價值較高的專利;有2件專利申請人為鐵科院，分別為排名第5和第8的實用新型專利“大功率牽引變流器”和“輪裝制動盤裝置”;有1件高校申請人申請的專利，涉及北京交通大學的列車網絡控制技術。同時，可以看出，高鐵座椅、制動裝置、轉向架等技術是國內企業在動車組關鍵技術領域的研究熱點。

　　3建議

　　中國作為高速動車組技術領域的新興市場，越來越受到世界各國的廣泛關注。目前，中國鐵路企業和動車組制造企業已在關鍵技術領域取得一系列重大突破，并有針對性地申請了一定數量專利。但是，仍存在知識產權保護意識薄弱，總體專利申請量和有效發明專利占比較低，轉向架、制動系統等能體現核心競爭力的重大技術創新受制約因素較多且創新周期較長，專利布局不足，科研單位和大專院校等創新主體的科技創新參與程度較低，質量較高、價值較高的核心專利有待進一步布局等問題。針對這些問題，提出以下建議。

　　一是強化知識產權保護和管理意識，加強專利申請工作，提高關鍵技術專利儲備量。隨著具有自主知識產權的動車組關鍵技術創新產業鏈的形成和對動車組產品需求的增加，我國動車組技術研發和制造企業應將技術創新與知識產權發展相結合，持續加強專利申請工作，提高專利儲備量，并建立企業知識產權激勵、保護和預警機制等，以便在未來的知識產權競爭中爭取優勢。

　　二是鼓勵國內鐵路行業各創新主體協同創新，突破技術瓶頸并促進產學研結合。鐵路行業的企業、科研單位和大專院校應根據自身主營業務和技術研發特點，充分發揮企業經營以及科研單位和大專院校的科研優勢，加強合作與協同創新，加強核心技術攻關，促進產學研結合與成果轉化，并將科技創新成果及時申請專利，盡快實現核心技術空白點的專利保護。

　　三是大力開展動車組技術專利導航，促進建立動車組關鍵技術專利專題數據庫，加強關鍵技術的挖掘與儲備。圍繞動車組關鍵技術開展專利導航分析，收集和統計全球專利信息，能為高鐵產業發展提供精準專利導航規劃和核心專利挖掘，為鐵路企業優化產業發展提供重要參考。通過建立關鍵技術專利數據庫，能協助技術研發人員及時了解全球最新的動車組相關專利技術信息，充分掌握高鐵行業技術發展情況，跟蹤國內外專利申請和布局態勢，為啟發技術研發人員尋找最前沿的技術創新突破點，提高研發起點，提供強有力的信息數據支撐。

　　四是建立健全動車組關鍵技術專利布局策略，多培育質量較好、價值較高的專利。雖然我國動車組關鍵技術的專利申請人以國內申請人為主，但已有國外知名的軌道交通企業在國內布局相關專利，這值得引起重視。合理的專利布局對于提升企業核心競爭力，有效規避知識產權風險具有重要作用。

　　針對動車組關鍵技術領域，應根據技術和產品特點，有針對性地布局發明和實用新型專利，并在專利申請前開展預審查、可專利性分析，加大發明專利產出量，從源頭提升專利創造質量，提高發明和實用新型授權率和授權后的權利穩定性;同時，鼓勵創新主體從被引用頻次、同族專利布局等角度加強高質量高價值專利的布局，以更好地推動我國動車組關鍵技術領域的科技創新和知識產權保護工作。

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　　作者：石建恒，夏洋，楊新賀