高铁是高速铁路轨道的简称。根据国际铁道联盟的定义，高速铁路是指新建铁路营运速率达到每小时250 km以上，改建后铁路营运速率达到每小时200 km以上的铁路系统。我国对高速铁路的定义略有差异，指设计开行时速250 km以上，初期营运时速200 km以上的客运列车专线铁路。
铁路运输是一个国家重要的经济命脉，深刻影响着所在国的政治稳定、经济发展等诸多方面。高速铁路运输是20世纪交通运输领域的重大成果，高速列车则是高速铁路运输的技术核心，是机车车辆现代化的载体，是机械、电子、材料、控制等现代高新技术综合集成的集中体现。2011 年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提出，“十二五”加快发展高端装备制造产业的重点之一就是依托客运专线和城市轨道交通等重点工程建设，大力发展轨道交通装备。2012年4月，中国科技部正式批准并发布了《高速列车科技发展“十二五”专项规划》，对中国高速列车技术在“十二五”期间的发展作出了明确部署：中国国民经济和社会发展对高速铁路和高速列车技术与装备发展依然有着重大战略需求，那就是高速铁路安全运营、高速列车装备自主化、高速铁路发展可持续和高速铁路建设运营高效率[1]。
2013年，我国提出“一带一路”战略，大力推动基础设施互联互通，加强区域经济整合。2016年全年，我国企业对“一带一路”沿线国家直接投资145.3亿美元；对外承包工程新签合同额1260.3亿美元，占同期我国对外承包工程新签合同额的51.6%。亚吉铁路、中巴经济走廊等一批国际产能合作和基础设施互联互通项目成功实施。在高铁“走出去”战略和“一带一路”战略支持下，高速铁路作为中国制造的“名片”已经在全球市场上高铁竞争中赢得一席之地。
高速列车的关键技术包括总成、车体、转向架、制动系统、牵引系统（也叫动力系统）、网络控制系统等，而列车能以200 km/h及以上的速度高速行驶，离不开大功率、高性能的动力系统。高铁机车动力系统主要由受电弓、接触网、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机和牵引控制系统组成。其工作原理如图1所示，铁路接触网的25kV高压交流电经受电弓输送给牵引变压器，降压成1500V的交流电；降压后的交流电再输入牵引变流器，通过功率变换，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过电机的转动牵引整个列车[2]。
高铁机车动力系统的性能在某种程度上决定了列车的动力品质、能耗和控制特性，也影响着列车的经济性、舒适性与可靠性，在业内被称为“列车之心”，是高速列车的核心部分。
本报告拟对高铁机车动力系统领域专利在“一带一路”主要国家的布局情况进行分析，帮助我国相关产业/企业了解该领域的专利竞争环境以及专利竞争主体，同时为我国在该领域的专利竞争策略提供综合性
一、一带一路沿线主要地区专利布局
（一）申请趋势分析
图2示出了高铁机车动力系统领域在一带一路沿线主要地区的专利申请趋势情况，由图可知，近20年来该领域的专利申请总体呈较平稳的态势。
在1990年之前，苏联在高铁机车动力系统领域专利申请量有421项，1991至2000年，俄罗斯（苏联）在高铁机车动力系统领域的专利申请量总量为113项。总体来说，俄罗斯（苏联）在高铁机车动力系统领域专利申请量较为平稳，每年申请量约在10项至30项。
在1990年之前，亚洲其他国家（印度和新加坡）在高铁机车动力系统领域没有相关专利申请，1991至2000年，相关专利申请量较少仅有15项， 2005年以前，该领域每年专利申请量低于10项。此后，专利申请量略有提升，每年在10至30项左右。
在1990年之前，拉丁美洲（巴西和墨西哥）在高铁机车动力系统领域没有相关专利申请，1991至2000年，相关专利申请量有43项。此后，该领域的专利申请量比俄罗斯和亚洲其他地区的专利申请量更少，年申请量在10项以下。
总体来说，进入21世纪后，国际主要高铁企业对俄罗斯、亚洲其他地区（印度和新加坡）、拉丁美洲（巴西和墨西哥）等一带一路沿线国家和地区在该领域持续保持一定关注，专利申请一直处于较平稳的状态。
（三）技术构成
图3显示了一带一路区域高铁机车动力系统领域各技术分支的专利申请分布情况，其中，各技术分支所占据柱形高度代表了该技术分支申请量。由图可知，一级技术分支包括网侧高压电气设备、变压器、变流器、牵引电机和牵引供电系统及其控制。
其中，涉及网侧高压电气设备技术分支的专利申请最多，为416项；其次是变流器技术分支，专利申请量达到305项，占该领域申请总量的26.7%；而牵引电机技术分支，专利申请量为231项，20.3%；牵引供电系统及其控制技术分支，专利申请量为149项；变压器技术分支专利申请量最少，只有39项。
图4显示了俄罗斯（含苏联）高铁机车动力系统领域各技术分支的专利申请分布情况。其中，各技术分支所占据的面积代表了该技术分支在高铁机车动力系统领域专利申请占总量的比例。从图中可以看出，俄罗斯（含苏联）在网侧高压电气设备、变流器、牵引电机和牵引供电系统及其控制是研究重点，专利申请量相对较多，分别为340项、209项、156项和109项，分别占比42%、25%、19%、13%，变压器技术分支占比最少，仅占2%。
图6显示了拉丁美洲（巴西和墨西哥）高铁机车动力系统领域各技术分支的专利申请分布情况。从图中可以看出，拉丁美洲（巴西和墨西哥）在网侧高压电气设备、变压器、变流器、牵引电机和牵引供电系统及其控制各方面研究较都较少，专利申请量分别为23项、7项、37项、29项、8项，分别占比22%、7%、35%、28%和8%。
（四）一带一路区域专利风险评估
从一带一路区域在高铁机车动力系统领域专利布局来看，在网侧高压电气设备、变压器、变流器、牵引电机和牵引供电系统及其控制技术分支都有布局，因此中国高铁技术在进入一带一路区域时，将会遇到专利方面的风险，主要表现在以下几个方面：
1.针对中国高铁目标市场专利申请量较大或技术领域较为集中的区域（国家），中国高铁企业要特别防范专利风险。
在一带一路区域中，俄罗斯与高铁技术相关的专利申请量最大，专利风险最为突出，印度、巴西、墨西哥也存在一定的专利风险。在上述国家中，网侧高压电气设备、变流器、牵引电机和牵引供电系统及其控制是专利申请的重点，因此它们是专利风险较大的技术领域。
2.中国高铁海外专利申请量较少，难以对产品出口形成完善保护
虽然中国高铁技术在国内的专利申请量巨大，且与国外申请人相比具有明显的数量优势，但是在海外市场的专利申请数量却很少。在这种情势下，中国高铁产品出口海外市场时，将无法通过专利形成有效和完善的的保护。另一方面，由于专利数量的不足，无法构建完善的专利体系，将造成中国高铁技术标准在海外市场的影响力下降，这也将导致中国高铁技术标准在输出海外市场和推动技术标准的发展方面难以占据有利和主导的地位。此外，中国高铁技术虽然已经获得100%的自主知识产权，但是由于某些技术的研发吸收、借鉴了国外的技术，比如借鉴德国技术的接触网和牵引供电系统，借鉴德国和日本经验的列车控制系统， 中国的高铁出口海外时就曾受到日本川崎重工的强烈反对，使高铁输入国对中国高铁技术合法性及技术可靠性的产生怀疑，引起高铁输入国的广泛争议。
3.由于专利公告滞后于专利申请，需要防范竞争对手在近期集中申请却尚未公开的专利所构成的潜在风险
中国高铁行业需要对这一类型的风险给予重点地关注，这主要是因为东芝、日立、西门子、三菱、川崎、庞巴迪、阿尔斯通等全球主要的高铁企业拥有大量的原创技术，其技术原创国已经积累了大量的专利申请，可以利用优先权等手段在其目标市场国家快速集中地进行专利申请。在中国高铁海外战略逐步明确的情况下，应当防范国外高铁龙头企业采用类似的专利申请策略。
4.由于当前国际市场高铁行业已出现一定的专利侵权诉讼，专利侵权诉讼已成为“走出去”的重要风险
对于高铁行业，目前已出现了一定的专利侵权诉讼案件，尤其是在面对区域竞争和产品竞争的时候，已然成为高铁行业在国际市场竞争中的战略竞争手段，我国不仅在国外市场，甚至在国内市场都遭遇了专利侵权诉讼案件。因此，我国高铁技术发展到今天，在技术和产品“走出去”的进程中，对于可能发生的专利诉讼需要给予重点关注。
为了促进中国高铁技术发展，加快中国高铁产业走出国门，规避高铁及相关产品的专利风险，赢得市场主动，建议做好以下工作：
1.在国内持续关注主要竞争对手的专利申请，深入分析其有效专利的保护范围
虽然中国高铁企业通过大量的专利申请在中国市场对自有技术和产品形成了一定的保护，但是由于一些高铁技术的基础专利掌握在国外企业手中，因此需要防范这些企业通过有效专利对中国高铁技术的自主发展进行干扰和制约。同时，对于这些企业在其技术实力较强的领域和主要的技术研发方向，中国企业还应通过其专利申请掌握最新的技术发展动态。
2.在进入目标国家和市场之前，向目标国家和市场进行针对性的专利申请，构筑中国高铁海外专利防护体系
中国高铁拥有完全的自主知识产权，并且在国内申请大量的专利，因此中国高铁有实力也有条件在进入目标市场国家之前向目标市场国家快速集中地申请专利。尤其对于主要竞争对手申请量较少的国家，更应积极采取上述策略，如此既可对中国出口的高铁产品形成有效的保护，还可以对其他国家企业的产品和技术形成制约。
3.基于不同国家、不同技术领域和不同申请人的专利申请情况制定有针对性的规避策略
高铁技术在俄罗斯、印度、墨西哥的申请量较大，对中国高铁产品的出口构成较大风险。因此，在上述国家需要重点关注中国高铁主要竞争对手在网侧高压电气设备、变压器、变流器、牵引电机和牵引供电系统及其控制技术领域的专利申请情况，以深入分析专利侵权风险，制定相应的专利规避策略。
4.持续监控重点国家和主要竞争对手的专利申请变化情况
尤其是在中国高铁实施走出去战略之后，专利申请变化中所潜藏的对中国高铁产品的专利风险，将成为影响中国高铁出口的重要方面。而通过持续地监控重点国家和主要竞争对手在中国主要市场国家的专利申请情况，能够及时的发现这一风险，从而有针对性制定申请策略和规避策略。
5.高度警惕铁路行业侵权诉讼风险，积极应对和借助诉讼手段争取市场
在专利侵权诉讼避无可避的情况下，中国高铁企业需首先对铁路行业国际市场有全面的了解，尤其是目标市场。通过对诉讼环境、铁路技术区域布局、主要竞争对手的了解，以做到知己知彼，百战不殆。同时，在意识到侵权诉讼即将发生或者已经发生的情况下，需根据发生区域的知识产权法律制度组建应对团队、研究应对策略，以便为后续的诉讼做好充分的装备。进一步，在具备一定优势专利的基础上，可以借助专利诉讼等专利策略手段，为产品输出更多的市场。
6.加速“技术专利化，专利标准化，标准国际化”进程，助力中国高铁走向国际
技术标准能够降低企业交易成本，传递质量信号，提高市场准入门槛，建立技术壁垒，在国际贸易中扮演着至关重要的角色。要加速中国高铁走向国际，就必须具备主导标准的意识，着力输出中国标准。为此，中国高铁企业首先应发挥技术累积优势，增强自主研发能力，从源头上开发贴近国际标准的领先技术并抢先申请基本专利; 其次，中国高铁企业之间应重新划分高铁产品的模块功能，自上而下地开展标准方案设计，联合推出高铁技术领域的行业标准和国家标准; 再次，中国高铁企业应主动向国际标准化组织 (ISO) 、国际铁路联盟(UIC) 等国际组织提交技术标准原案，积极参与国际标准的研讨和制定，在国际标准组织中担任相关要职，以此提高中国高铁技术的国际影响力; 最后，为避免建立起的高铁标准被国际市场束之高阁，中国高铁企业应当以资源型市场和战略型市场为突破口，优先确立为新兴市场接纳的事实标准，进而谋求标准国际化轨迹。中国高铁“走出去”战略不只是高铁产品走出去，更是技术与标准的走出去。
7.以“一带一路”建设和亚投行成立为战略契机，强化专利的全球部署
秉承共商、共享、共建原则的“一带一路”贯穿欧亚非大陆，形成区域经济整合的大趋势。经济整合的首要前提是实现基础设施的互联互通，因而中国高铁“走出去”战略应与“一带一路”战略高度吻合。与此同时，亚洲基础设施投资银行以促进区域互联互通化和经济一体化进程为宗旨，能够为中国高铁走向国际市场拓宽融资渠道。亚投行成员国遍及五大洲，是中国高铁全球化进程的有力支撑。中国高铁国际化专利布局的短板，必将成为中国高铁国际化发展的负面影响因素，改善这一被动局面可以从两个方面展开：一是加快创新的步伐；二是与国外知名高铁企业合作，共同开拓国际市场。中国高铁企业应以“一带一路”建设和亚投行成立为契机，主动强化专利的战略部署，使专利策略成为中国高铁“走出去”的开路先锋。
8.签订国家间建设协议，通过国际机构开展融资，化解风险
高铁输出是中国的既定战略，“新丝绸之路”的道路联通需要高铁，陆上贸易也需要高铁，中国化解过剩产能也需要高铁。除了共赢的思想和举措外，在中国的高铁输出中有必要签订国家间协议，规定高铁建设双方的权利和义务，以及共担风险。对于建设融资可以通过国际机构如亚投行来解决，从而化解我国高铁国际化过程中的风险。
参考文献
[1] 代礼前. 高铁牵引供电中几个关键问题的研究. 电子设计工程. 2011年5月，第19卷第10期.
[2] 马果垒. 受电弓系统研究. 西南交通大学硕士学位论文.2009.
论文作者:庄彩云
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第06期
论文发表时间:2019/8/13
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