基于專利數據的我國地鐵技術發展現狀

金 鑫 劉天舒 張艷莉

(1.吉林大學科研院，130021，長春；2.中車長春軌道客車股份有限公司，130062，長春∥第一作者，助理研究員)

隨著我國地鐵技術的迅猛發展，該領域相關專利的數量也逐年增多。文獻[1-3]對城市軌道交通相關專利進行了分析，文獻[4]對地鐵相關部件做了專利分析。而目前對我國地鐵技術的相關專利分析研究很少。對此，本文系統性地梳理了我國地鐵專利文獻數據，并運用專利計量方法對我國地鐵技術發展現狀進行了研究，以期為后續的技術創新與發展應用提供情報支撐。

1 數據來源

本文數據分析來源于合享智慧incopat專利數據庫。檢索式確定為TIAB=(地鐵)；專利數據去除外觀設計類，僅選擇發明和實用新型類；國別選擇中國；檢索時間范圍截至2021年10月19日。共檢索出專利24 997項，擴展同族合并后，得到22 121項。對檢索結果進行人工清洗，剔除與分析主題無關的專利，共梳理出17 801項專利記錄。本文以此作為專利分析的樣本數據。

2 數據分析

2.1 專利數量趨勢

將樣本數據按年申請數統計，可得到1985年—2021年我國地鐵技術專利數量變化趨勢圖，如圖1所示。由圖1的趨勢線可清晰看出，我國地鐵技術相關專利的數量變化整體呈現上升態勢，經歷了萌芽期、爬升期和激增期，現階段仍處于快速發展時期。第一項專利起步于1986年，是由周浩提交的發明專利“剛性車輪護膜層運行及其施加系統(CN86101545.2)”。隨著國辦發[2003]81 號《國務院辦公廳關于加強城市快速軌道交通建設管理的通知》的發布，我國地鐵行業開始進入萌芽發展期[5]，當時的相關專利尚不足200項。面對2008年國際經濟危機，我國在2年內增加了4.0萬億元投資，其中1.2萬億元投向了軌道交通行業。隨之而來，我國地鐵事業開始迅猛發展，各專業機構和人員在地鐵相關領域快速布局。至2015年相關專利申請已超1 000項。2016年，地鐵技術相關專利申請規模進入激增期；2016年—2020年申請專利數量的復合增長率為19.37%；2020年，相關專利申請多達3 250項(受到申請日和公開日之間18個月滯后期的影響，最近2年數據不完整)。由此可合理預測，地鐵技術領域仍處于優化發展階段，未來幾年相關專利的申請規模可能仍將保持增長態勢。

圖1 1985年—2021年我國地鐵技術專利數量變化趨勢圖

2.2 專利申請機構

專利申請數量的排名不僅能反映出研究領域的主要申請者及競爭能力分布，還能反映出前沿技術的壟斷程度。本文樣本涉及的申請者主要包括企業、高等院校和個人等。表1為我國地鐵技術主要研究機構的相關專利申請情況。在專利申請數量排名前20的機構中，有6家高等院校和14家企業。這充分顯示出：高等院校和企業在地鐵技術領域均表現活躍，頭部申請者研發實力和知識產權保護意識較強，專利布局積極。另一方面還可看出，校企合作較少，大部分以各自攻關為主要研發模式。由此可知，未來仍需加大企業與高校的合作力度，打通產學研鏈條，促進地鐵技術的發展和應用。

表1 主要研究機構相關專利申請情況

2.3 研發方向

國際專利分類(International Patent Classification, IPC)方法是按照技術主題設立類目，把整個技術領域分為部、大類、小類、大組、小組5個不同等級的國際通用分類法。通過IPC法，可有效檢索和快速掌握特定行業研發熱點[6-7]。

我國地鐵技術專利涵蓋較多IPC部，主要包括作業運輸(B部)、物理(G部)、固定建筑物(E部)及電學(H部)等。各IPC大類的主要研究方向見表2。從表2中可見，在IPC大類中，B61(鐵路)是第一聚焦的技術方向，其專利數量占專利總量的18.72%；G01(測量；測試)、G06(計算；推算或計數)排在其后，分別占專利總量的10.51%、9.25%。對聚集度最強的技術進一步細化：在B61大類中，B61B1(車站、站臺或岔線的一般配置；鐵路網；鐵路車輛編組系統)、B61C17(各部件的配置或排列；其他類目不包含的零件或附件；控制裝置和控制系統的應用)、B61L27(運務中心控制系統)、B61D27(加熱、冷卻、通風、空氣調節設備)及B61D17(車體結構部件)等大組也是技術研發的重要方向。

表2 我國地鐵技術各IPC大類的主要研發方向

圖2為排名前10的申請者在各研發方向的布局。

注:圓圈越大代替申請者在對應IPC大類號方向的專利數量越多。

2.4 被引次數

專利被引次數來源于科技文獻引用網絡。專利被引次數反映了專利的創新質量和影響力。如表3所示，排名前10的申請者之專利被引次數差別較大。一般來說，相對于企業，高校不僅被引專利數量較多，而且單個專利被引次數也較高。北京交通大學共有58項相關專利被引，其總被引次數最多；西南交通大學共有4項專利為11次及以上的高被引頻次專利，拔得頭籌。值得注意的是，樣本中沒有被引超過15次的專利。

表3 排名前10申請者專利被引數據圖

2.5 專利價值

在國家知識產權戰略背景下，高價值專利概念逐漸得到關注。文獻[8-10]對高價值專利的內涵、受制因素、判定與培育等提出了見解。本文依據 Incopat合享價值度模型，篩選高價值專利，為遴選重點專利提供參考。從我國地鐵技術專利價值度分布圖(見圖3)可以看出，價值度為7的專利數量最多，且價值度為7～9的專利占比56.71%。可見，我國地鐵技術相關專利的整體價值為中上等偏多。

圖3 我國地鐵技術專利價值度分布圖

由圖3還可看出，價值度為10的高價值專利僅為114項。這些高價值專利技術的IPC大類構成如圖4所示。高價值核心專利主要側重于B61(鐵路)、E06(門窗)、H04(電通信技術)、G01(測量；測試)、C08(有機高分子化合物)等方向。

注:有些專利對應多個研究小類。

從圖5的專利轉讓趨勢來看，2008年至今，我國地鐵專利轉讓數量不斷攀升。雖增長趨勢較為迅速，但轉讓數量與申請數量相比仍差距巨大。在專利轉讓數量最多的2021年，也僅有179件專利轉讓。這也印證了相關領域高價值專利數量的稀缺。

圖5 我國地鐵技術相關專利轉讓趨勢圖

3 結語

專利分析是衡量某個領域技術發展現狀的重要途徑。本文利用專利計量方法，從專利申請數量趨勢、主要申請機構、研發方向、被引次數及專利價值等多角度探討了我國地鐵行業技術發展現狀。結果表明：在國家政策支持引導下，近年來我國地鐵技術相關專利數量整體呈現上升態勢，現階段仍處于快速發展時期，研發熱點集中在分類號B61、G01、G06等方面。在保持既有專利技術領域領先的態勢下，建議在其他方面戰略性分配研發資源，拓展布局，繼續提升專利創造能力和競爭力，促進技術創新，為城市公共交通提供更多便利與服務。

此外，我國地鐵技術相關專利質量仍需提高，高被引數據不高。這主要體現在:專利撰寫水平不高，獨立權利要求撰寫往往十分詳盡且范圍很窄，從屬權利要求卻沒有或很少，對技術的保護力度不強；高價值專利不多，專利轉讓數據不理想，運營水平還需提升。未來應注重強化知識產權全流程管理，將我國地鐵相關創新科研成果及時轉化，助力我國軌道交通行業持續高質量發展。