基于专利数据的我国地铁技术发展现状

金 鑫 刘天舒 张艳莉

(1.吉林大学科研院，130021，长春；2.中车长春轨道客车股份有限公司，130062，长春∥第一作者，助理研究员)

随着我国地铁技术的迅猛发展，该领域相关专利的数量也逐年增多。文献[1-3]对城市轨道交通相关专利进行了分析，文献[4]对地铁相关部件做了专利分析。而目前对我国地铁技术的相关专利分析研究很少。对此，本文系统性地梳理了我国地铁专利文献数据，并运用专利计量方法对我国地铁技术发展现状进行了研究，以期为后续的技术创新与发展应用提供情报支撑。

1 数据来源

本文数据分析来源于合享智慧incopat专利数据库。检索式确定为TIAB=(地铁)；专利数据去除外观设计类，仅选择发明和实用新型类；国别选择中国；检索时间范围截至2021年10月19日。共检索出专利24 997项，扩展同族合并后，得到22 121项。对检索结果进行人工清洗，剔除与分析主题无关的专利，共梳理出17 801项专利记录。本文以此作为专利分析的样本数据。

2 数据分析

2.1 专利数量趋势

将样本数据按年申请数统计，可得到1985年—2021年我国地铁技术专利数量变化趋势图，如图1所示。由图1的趋势线可清晰看出，我国地铁技术相关专利的数量变化整体呈现上升态势，经历了萌芽期、爬升期和激增期，现阶段仍处于快速发展时期。第一项专利起步于1986年，是由周浩提交的发明专利“刚性车轮护膜层运行及其施加系统(CN86101545.2)”。随着国办发[2003]81 号《国务院办公厅关于加强城市快速轨道交通建设管理的通知》的发布，我国地铁行业开始进入萌芽发展期[5]，当时的相关专利尚不足200项。面对2008年国际经济危机，我国在2年内增加了4.0万亿元投资，其中1.2万亿元投向了轨道交通行业。随之而来，我国地铁事业开始迅猛发展，各专业机构和人员在地铁相关领域快速布局。至2015年相关专利申请已超1 000项。2016年，地铁技术相关专利申请规模进入激增期；2016年—2020年申请专利数量的复合增长率为19.37%；2020年，相关专利申请多达3 250项(受到申请日和公开日之间18个月滞后期的影响，最近2年数据不完整)。由此可合理预测，地铁技术领域仍处于优化发展阶段，未来几年相关专利的申请规模可能仍将保持增长态势。

图1 1985年—2021年我国地铁技术专利数量变化趋势图

2.2 专利申请机构

专利申请数量的排名不仅能反映出研究领域的主要申请者及竞争能力分布，还能反映出前沿技术的垄断程度。本文样本涉及的申请者主要包括企业、高等院校和个人等。表1为我国地铁技术主要研究机构的相关专利申请情况。在专利申请数量排名前20的机构中，有6家高等院校和14家企业。这充分显示出：高等院校和企业在地铁技术领域均表现活跃，头部申请者研发实力和知识产权保护意识较强，专利布局积极。另一方面还可看出，校企合作较少，大部分以各自攻关为主要研发模式。由此可知，未来仍需加大企业与高校的合作力度，打通产学研链条，促进地铁技术的发展和应用。

表1 主要研究机构相关专利申请情况

2.3 研发方向

国际专利分类(International Patent Classification, IPC)方法是按照技术主题设立类目，把整个技术领域分为部、大类、小类、大组、小组5个不同等级的国际通用分类法。通过IPC法，可有效检索和快速掌握特定行业研发热点[6-7]。

我国地铁技术专利涵盖较多IPC部，主要包括作业运输(B部)、物理(G部)、固定建筑物(E部)及电学(H部)等。各IPC大类的主要研究方向见表2。从表2中可见，在IPC大类中，B61(铁路)是第一聚焦的技术方向，其专利数量占专利总量的18.72%；G01(测量；测试)、G06(计算；推算或计数)排在其后，分别占专利总量的10.51%、9.25%。对聚集度最强的技术进一步细化：在B61大类中，B61B1(车站、站台或岔线的一般配置；铁路网；铁路车辆编组系统)、B61C17(各部件的配置或排列；其他类目不包含的零件或附件；控制装置和控制系统的应用)、B61L27(运务中心控制系统)、B61D27(加热、冷却、通风、空气调节设备)及B61D17(车体结构部件)等大组也是技术研发的重要方向。

表2 我国地铁技术各IPC大类的主要研发方向

图2为排名前10的申请者在各研发方向的布局。

注:圆圈越大代替申请者在对应IPC大类号方向的专利数量越多。

2.4 被引次数

专利被引次数来源于科技文献引用网络。专利被引次数反映了专利的创新质量和影响力。如表3所示，排名前10的申请者之专利被引次数差别较大。一般来说，相对于企业，高校不仅被引专利数量较多，而且单个专利被引次数也较高。北京交通大学共有58项相关专利被引，其总被引次数最多；西南交通大学共有4项专利为11次及以上的高被引频次专利，拔得头筹。值得注意的是，样本中没有被引超过15次的专利。

表3 排名前10申请者专利被引数据图

2.5 专利价值

在国家知识产权战略背景下，高价值专利概念逐渐得到关注。文献[8-10]对高价值专利的内涵、受制因素、判定与培育等提出了见解。本文依据 Incopat合享价值度模型，筛选高价值专利，为遴选重点专利提供参考。从我国地铁技术专利价值度分布图(见图3)可以看出，价值度为7的专利数量最多，且价值度为7～9的专利占比56.71%。可见，我国地铁技术相关专利的整体价值为中上等偏多。

图3 我国地铁技术专利价值度分布图

由图3还可看出，价值度为10的高价值专利仅为114项。这些高价值专利技术的IPC大类构成如图4所示。高价值核心专利主要侧重于B61(铁路)、E06(门窗)、H04(电通信技术)、G01(测量；测试)、C08(有机高分子化合物)等方向。

注:有些专利对应多个研究小类。

从图5的专利转让趋势来看，2008年至今，我国地铁专利转让数量不断攀升。虽增长趋势较为迅速，但转让数量与申请数量相比仍差距巨大。在专利转让数量最多的2021年，也仅有179件专利转让。这也印证了相关领域高价值专利数量的稀缺。

图5 我国地铁技术相关专利转让趋势图

3 结语

专利分析是衡量某个领域技术发展现状的重要途径。本文利用专利计量方法，从专利申请数量趋势、主要申请机构、研发方向、被引次数及专利价值等多角度探讨了我国地铁行业技术发展现状。结果表明：在国家政策支持引导下，近年来我国地铁技术相关专利数量整体呈现上升态势，现阶段仍处于快速发展时期，研发热点集中在分类号B61、G01、G06等方面。在保持既有专利技术领域领先的态势下，建议在其他方面战略性分配研发资源，拓展布局，继续提升专利创造能力和竞争力，促进技术创新，为城市公共交通提供更多便利与服务。

此外，我国地铁技术相关专利质量仍需提高，高被引数据不高。这主要体现在:专利撰写水平不高，独立权利要求撰写往往十分详尽且范围很窄，从属权利要求却没有或很少，对技术的保护力度不强；高价值专利不多，专利转让数据不理想，运营水平还需提升。未来应注重强化知识产权全流程管理，将我国地铁相关创新科研成果及时转化，助力我国轨道交通行业持续高质量发展。