楊 姝 曹之晨
(1.中車長春軌道客車股份有限公司科技管理部,130062,長春;2.北京集慧智佳知識產(chǎn)權(quán)管理咨詢股份有限公司,100080,北京//第一作者,正高級工程師)
智能化高鐵是高速動車組技術(shù)未來的重點發(fā)展方向。高鐵的核心技術(shù)曾被德國、法國、日本等少數(shù)國家壟斷,因此,了解西門子、日立等主要領(lǐng)先企業(yè)在高速動車組尤其是智能化高鐵的技術(shù)發(fā)展,才能在國際市場上占領(lǐng)先機。這對實現(xiàn)我國軌道交通技術(shù)持續(xù)領(lǐng)跑具有重要意義。智能化高鐵實現(xiàn)了智能行車、智能運維、智能服務(wù)、智能監(jiān)控等智能化設(shè)計,并擁有自我檢測、診斷和決策能力[1]。京張高鐵智能動車組服務(wù)于2022年北京冬奧會,具有“智能、綠色、人性、共享”的鮮明特色,在智能化高鐵關(guān)鍵核心技術(shù)方面取得重要階段成果,擁有自主化知識產(chǎn)權(quán),展現(xiàn)了中國高鐵的創(chuàng)新水平。本文以2000—2009年Derwent Innovation (德溫特專利數(shù)據(jù)庫)和INCOPAT(合享智慧數(shù)據(jù)庫)中獲得的專利文獻數(shù)據(jù)為依托,通過對主要領(lǐng)先企業(yè)在高速動車組的相關(guān)技術(shù)進行檢索,分析主要領(lǐng)先企業(yè)專利的地域布局態(tài)勢,繪制專利布局地圖;分析主要領(lǐng)先企業(yè)在智能化高鐵的技術(shù)布局態(tài)勢,以便有針對性地制定知識產(chǎn)權(quán)策略,從而提高企業(yè)的競爭力。
近年來世界高鐵快速發(fā)展,其中,中國、美國、日本、德國、俄羅斯、西班牙等國家已成為高速軌道車輛的重點市場。尤其是中國高鐵的快速崛起,帶動了世界高鐵的發(fā)展。中國已經(jīng)成為世界高鐵大國,其營業(yè)里程達到3.5萬km,居世界第一。與高鐵發(fā)展相對應(yīng)的是高速動車組技術(shù)的不斷成熟和優(yōu)化,呈現(xiàn)出模塊化、平臺化和智能化的趨勢[2]。統(tǒng)計高速動車組技術(shù)領(lǐng)域主要領(lǐng)先企業(yè)專利申請數(shù)量,對全球?qū)@暾堏厔葸M行分析,可以了解各領(lǐng)先企業(yè)在高速動車組技術(shù)的關(guān)注程度和發(fā)展情況。
表1為主要領(lǐng)先企業(yè)近20年關(guān)于高速動車組技術(shù)專利的申請態(tài)勢。由表1可以看出,高速動車組技術(shù)領(lǐng)域的專利布局逐年遞增,德國西門子、法國阿爾斯通、日本川崎重工和日立、加拿大龐巴迪等軌道列車主要制造商積極在高速動車組技術(shù)領(lǐng)域進行專利布局。其中,西門子的專利總申請量遙遙領(lǐng)先,2012—2017年連續(xù)6年保持年申請量在400件以上,反映了西門子在高速動車組領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)發(fā)力和對重點市場的持續(xù)投入;2018年和2019年專利數(shù)量下降與專利申請的公開時間滯后有關(guān)。阿爾斯通從2015年開始專利申請持續(xù)增長,2016—2017年專利年申請量保持在200件以上,反映了阿爾斯通重點發(fā)展高速動車組技術(shù),技術(shù)研發(fā)活躍,在全球范圍積極進行專利布局以滿足全球市場快速擴張的需求。日立和川崎重工進行高速動車組技術(shù)研究較早,并持續(xù)發(fā)展多年,近年來專利年申請量穩(wěn)定在100件左右,反映了日本高速動車組技術(shù)的成熟發(fā)展。
表1 高速動車組技術(shù)領(lǐng)域主要領(lǐng)先企業(yè)專利申請態(tài)勢
通過對主要領(lǐng)先企業(yè)在高速動車組領(lǐng)域公開專利的地域分布進行分析,可以了解各領(lǐng)先企業(yè)重點關(guān)注目標市場的分布情況。
圖1為高速動車組技術(shù)專利在全球主要國家的分布。由圖1可以看出,高速動車組技術(shù)專利主要集中在中國、日本、美國、德國、韓國、俄羅斯、西班牙、印度、加拿大、澳大利亞等國家,國際市場競爭較為激烈。主要領(lǐng)先企業(yè)不僅推動本國高鐵的發(fā)展,而且積極在本國市場以外的海外市場進行專利布局。西門子主要在中國、美國、德國、西班牙、俄羅斯、印度和巴西等國家進行布局;阿爾斯通主要在法國、中國、美國、西班牙、加拿大、巴西和澳大利亞等國家進行布局;龐巴迪主要在中國、德國、美國、西班牙和加拿大等國家進行布局;日立主要在日本、中國、英國和美國等國家進行布局;川崎重工主要在日本、中國和美國等國家進行布局。各主要領(lǐng)先企業(yè)在其海外市場的專利布局均超過本土市場的布局,由此可見,各主要領(lǐng)先企業(yè)積極進行海外專利的布局,以提高其在海外競爭中的優(yōu)勢。面對中國如此大的市場,世界高速動車組技術(shù)參與者紛紛在中國進行戰(zhàn)略性布局。高速動車組專利數(shù)量中國居全球第一,反映了專利布局與市場重要性的高度匹配。
圖1 高速動車組技術(shù)專利在全球主要國家的分布
全球智能交通裝備市場[3]持續(xù)增長,技術(shù)從全面信息化向協(xié)同集成化再向高度自主化發(fā)展,智能行車、智能運維、智能服務(wù)、智能監(jiān)控等智能化設(shè)計成為各主要領(lǐng)先企業(yè)研究的重點。市場主要參與者包括中國中車股份有限公司(簡為“中國中車”)、西門子、克諾爾、日立、阿爾斯通、川崎重工、龐巴迪、三菱、西屋等。
高速動車組技術(shù)領(lǐng)域主要領(lǐng)先企業(yè)專利申請人數(shù)統(tǒng)計如表2所示。西門子、日立、阿爾斯通開展智能化高鐵研究的時間較早,而且持續(xù)投入;川崎重工和龐巴迪近幾年非常重視智能化高鐵的研究,技術(shù)發(fā)展較快;克諾爾、三菱、西屋作為智能化高鐵的重要系統(tǒng)供應(yīng)商,技術(shù)趨于成熟。其中,西門子在智能化技術(shù)的布局最為突出,智能行車更是西門子研究的重點,其致力于開發(fā)智能鐵路自動化解決方案,并建立軌道交通智能運維分析預(yù)測平臺,最新代表車型是Velaro Novo;日立緊隨其后,也是最為關(guān)注智能行車,致力于智能化列車自動運行控制系統(tǒng)的研究,其通過為列車配備大量傳感器,可遠程監(jiān)控零部件的狀態(tài),并計劃通過人工智能來進行數(shù)據(jù)分析,以提升故障預(yù)測的精度,最新代表車型是AT400;阿爾斯通對智能化技術(shù)的布局排在第三,致力于降低列車運營綜合成本的研究,其采用智能化的旅客信息系統(tǒng),列車配備PHM(故障預(yù)測與健康管理)功能,最新代表車型是Avelia Horizon。其他主要領(lǐng)先企業(yè)在智能化技術(shù)方面也進行了布局,例如,三菱較為關(guān)注智能服務(wù)的研究,克諾爾除關(guān)注智能行車外還注重安全監(jiān)控方面的研究。
表2 高速動車組技術(shù)領(lǐng)域主要領(lǐng)先企業(yè)專利申請人數(shù)統(tǒng)計
智能化高鐵技術(shù)是世界高速列車未來發(fā)展的重要方向。京張高鐵是中國鐵路客運的智能化標桿,融合了我國一系列先進技術(shù),展現(xiàn)我國高速動車組制造水平。智能化高鐵技術(shù)按照整車系統(tǒng)劃分為車體、轉(zhuǎn)向架、車內(nèi)設(shè)施系統(tǒng)、車內(nèi)環(huán)境控制、給排水衛(wèi)生、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)和制動系統(tǒng)。其中,網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是智能化高鐵的關(guān)鍵技術(shù)之一。
表3為我國智能化高速動車組的專利布局。司機室是領(lǐng)先企業(yè)車體系統(tǒng)布局的重點,主要布局駕駛臺和司機控制器。構(gòu)架組成及輔助監(jiān)控是領(lǐng)先企業(yè)轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)布局的重點?;A(chǔ)制動裝置、制動控制裝置、制動及停放控制是領(lǐng)先企業(yè)制動系統(tǒng)布局的重點。自動駕駛和節(jié)能輔助駕駛等控制功能、信息傳輸、故障診斷及維護、冗余設(shè)計、安全監(jiān)控子系統(tǒng)是領(lǐng)先企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)布局的重點,而在顯示功能、拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)接口、仿真測試平臺及工具等方面領(lǐng)先企業(yè)布局相對較少。牽引輔助變流器、牽引電機和牽引電機冷卻是領(lǐng)先企業(yè)牽引系統(tǒng)布局的重點。外接電源箱和蓄電池是領(lǐng)先企業(yè)輔助供電系統(tǒng)布局的重點,單相逆變器、電路拓撲結(jié)構(gòu)和應(yīng)急牽引模式等領(lǐng)先企業(yè)布局相對較少。車內(nèi)裝飾、車內(nèi)設(shè)施是領(lǐng)先企業(yè)車內(nèi)設(shè)施系統(tǒng)布局的重點,照明系統(tǒng)領(lǐng)先企業(yè)布局相對較少。
表3 我國智能化高速動車組的專利布局
從我國智能化高速動車組的專利布局來看,主要在車體、轉(zhuǎn)向架、車內(nèi)設(shè)施、給水衛(wèi)生、網(wǎng)絡(luò)控制、旅客信息、牽引輔助、制動系統(tǒng)等方面進行了重點布局。京張高鐵智能動車組針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)新增北斗定位、節(jié)能輔助駕駛、動力電池、ATO(列車自動駕駛)、故障預(yù)測與健康管理等系統(tǒng),對車載安全監(jiān)控系統(tǒng)或相關(guān)功能進行適應(yīng)性改進;針對旅客信息系統(tǒng)新增LCD(液晶顯示器)信息顯示、電視分屏顯示、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS(全球定位系統(tǒng))冗余定位、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、Wi-Fi(無線寬帶)預(yù)留5 G接口等,并對其相關(guān)功能進行適應(yīng)性改進;針對車內(nèi)設(shè)施系統(tǒng)利用環(huán)境感知技術(shù)進行燈光智能調(diào)節(jié),實現(xiàn)了智能行車、智能運維、智能監(jiān)控和智能服務(wù)等智能化功能。
建立世界領(lǐng)先企業(yè)的專利數(shù)據(jù)平臺,重點分析現(xiàn)有專利情報,并持續(xù)跟蹤專利發(fā)展動態(tài),研究技術(shù)發(fā)展趨勢。建立專利動態(tài)、技術(shù)動態(tài)和市場動態(tài)的監(jiān)視追蹤機制和競爭情報分析機制,掌握領(lǐng)先企業(yè)的專利布局情況,判斷和預(yù)測重點市場競爭的環(huán)境和格局,及早發(fā)現(xiàn)潛在的侵權(quán)風(fēng)險和侵權(quán)對象,研究如何通過規(guī)避設(shè)計產(chǎn)品方案,以及需要采取哪些應(yīng)對策略,如分析現(xiàn)有技術(shù)、專利權(quán)人、專利有效期限等,來避免侵權(quán)行為的發(fā)生。
通過開展專利檢索分析項目,了解軌道交通行業(yè)的專利數(shù)量規(guī)模、分布狀況、近年申請趨勢、申請密集領(lǐng)域、重點市場及主要領(lǐng)先企業(yè)專利布局情況,確定企業(yè)在整個行業(yè)中占據(jù)的專利競爭位置,明確該領(lǐng)域?qū)@季值臄?shù)量規(guī)模和結(jié)構(gòu)分布。做好專利布局工作,加快專利申請進程,尤其是海外專利的申請工作,及時將創(chuàng)新成果進行轉(zhuǎn)化,前瞻性地圍繞出口產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究方向進行海外專利布局,強化知識產(chǎn)權(quán)對創(chuàng)新成果的保護支撐,滿足創(chuàng)新成果的國際化經(jīng)營戰(zhàn)略。