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摘要：本文通过分析高铁制动技术的技术现状，针对高铁制动的核心技术，从申请人、申请的国别，申请的年度分布，对在我国的国内外专利申请的情况进行了分析，并对未来高铁制动技术的发展进行了展望。
关键词：高铁；制动；专利分析
高速列车作为新兴产业和战略性产业，是世界轨道交通发展的潮流。我国高速铁路列车通过自我研发，引起国外先进技术消化并吸收，打破了世界高速铁路技术的垄断格局。高铁列车的发展虽然给国人带来了很多方便，但其安全性也备受关注，因为高速列车制动技术对于列车安全运行至关重要，高速列车的制动能力主要体现停车制动过程列车的制动距离。在线路、制动系统、制动方式和司机操纵方式等条件不变的情况下，制动距离越短，高速列车才能越安全，旅客安全系数越高。所以，因而随着列车速度的提高，必须改进其制动装置和制动方式来满安全的要求。而高铁制动技术的专利申请情况，往往也反映了一个国家或者企业在这一技术领域的先进程度或者垄断程度。
一、高速列车制动技术现状分析
高速列车制动技术水平较高的国家主要有日本、德国、法国等，能够满足时速200km/h以上的运行，但这这些国家也各有侧重，其中，日本重点发展的是动力分散型电动车组，通过动力制动承担大部分制动力，空气制动为微机控制直通电空制动系统。法、德高速动车组制动系统则延续了传统的列车制动技术，空气制动多采用自动电空制动或微机控制自动电空制动。目前德国已在向动力分散、以动力制动为主的方向发展，法国则是依靠大功率空气盘形制动。另外法、德高速动车组还通过采用线性涡流制动、磁轨制动、高性能防滑器等来满足制动要求。
我国铁道部先后组织上海铁道上学、铁道科学研究院等单位为先锋号、中华之星高速动车组研制了微機控制直通电空制动系统，与国外产品基本相同。
国内200km/h的高铁列车制动系统产品基本都是使用的国外公司产品，市场主要被德国的KNORR公司和日本的NABTESCO公司所垄断；而在城轨列车制动系统方面，则被克诺尔、法维莱、西屋等国际巨头占领绝大部分市场。国内的高速列车制动系统相关企业，如南京浦镇海泰制动设备有限公司，目前均只能承担部分高速列车制动系统的检修、维护工作，或配套生产部分高速动车组制动产品非核心制动部件。
总体来说，我国高速列车制动技术水平目前与国际水平差距很大，短期内尚无能力打破国外公司垄断市场的局面，城轨列车制动系统方面，随着铁科院、中车、南京海泰等国内企业的相关产品推出、自主产品也开始逐步进入主流城轨市场。
二、高速列车制动技术专利分析
（1）申请人分布
从图1中可知，在高速列车制动技术领域，国外的专利申请量占据了主要部分，WESTINGHOUSE AIR BRAKE CO和KNORR BREMSE GMBH的申请量处于领先的位置；而在国内范围内，南车株洲电力机车有限公司、南车长江车辆有限公司以及齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司也挤进了专利申请量前十名的行列；其中，南车株洲电力机车有限公司和KNORR BREMSE SYSTEME的申请量基本持平。这间接表明目前对高速列车制动技术的研究依然由国外占据主体，虽然国内的企业也已经很重视知识产权的重要性，加大资源投入，取得了非常大的技术创新，但是从专利申请量来看，国外的先进技术仍然值得国内的学习与借鉴。此外，国内还应加强企业与高校之间合作与交流，提高高速列车制动技术的竞争力，提高知识产权的重视程度。
（2）国别分布
从图2可知，高速列车制动技术的专利申请在中国核外国之间存在明显的差距，可见国外对该项技术的研究更为显著，中国处于劣势。针对外国的专利申请，我们从图3中又可以得到，德国在该项技术上的专利申请量显著高于其他国家，其次是美国、欧洲和英国，然后就是日本和法国。
（3）年份分布
从图4中可以看出，从2005年到2015年这十年中，高速列车制动技术的中国的专利申请量总体逐渐上升，尤其是在2008年和2011年，有非常明显的增长，可见，国内企业也不甘落后，加大资源投入，取得了非常大的技术创新。
从图5中可以看出，从2005年到2015年这十年间，高速列车制动技术的外国专利申请量并不是处于一种趋势，在2005年和2008-2010这三年间，该项技术的外国专利申请较多。
三、制动技术的发展趋势
随着高速列车对速度的要求越来越高，其制动技术的发展必然向安全、可靠、舒适和环保能的发展。基础制动装置材料的轻量小型化、低噪音、大容量、高摩擦，制动力控制模式的优化、制动系统的高可靠性与智能化、防滑技术的反应速度与高性能、非粘着制动方式的广泛应用等等都将是高速动车组制动技术的研究关键与探索方向。
从节能方面来看，制动技术发展的方向主要在于提升制动零部件制造水平以及新材料的应用，另外，列车制动系统智能控制技术也是目前高铁列车制动技术发展的重点，国外有试验数据显示，智能控制的重载列车利用闯坡制动，空气消耗降低，可节能20%以上。集成列车控制系统的基础上，融合机车空气制动系统，电缆式动力分配系统，实时数据采集、处理、存储和报告系统等而成的，这也是我国重载列车制动技术未来的发展趋势。此外，如何提升产品全寿命周期技术水平也是目前高铁制动技术有持续不断的追求。
另外，从能量节约的角度来看，制动能量回收也是目前发展的一个重要方向，国内外流行的再生制动方式为器件储能型和逆变功能型，逐步、迅速发展的超级电容等新技术，也为制动能量的回收和再利用提供了一个全新的发展思路和方向。
综上所述，高铁制动技术发展相对趋于成熟稳定，近年来我国列车制动技术也取得了长足的发展和进步，从专利申请量来看，以中国中车为代表的国内企业已经开始占据了申请量的大部分，随着我国企业制造技术水平的提升，自主产品有望逐步取代进口产品占领国内市场，并伴随着一带一路的国家战略抢占国际市场。但是在高速列车制动系统核心技术上，我们与国际水平还有较大的差距，我国企业还需要在这些核心技术上争取做到自我研发和突破，并做好专利申请和布局。
关键词：高铁；制动；专利分析
高速列车作为新兴产业和战略性产业，是世界轨道交通发展的潮流。我国高速铁路列车通过自我研发，引起国外先进技术消化并吸收，打破了世界高速铁路技术的垄断格局。高铁列车的发展虽然给国人带来了很多方便，但其安全性也备受关注，因为高速列车制动技术对于列车安全运行至关重要，高速列车的制动能力主要体现停车制动过程列车的制动距离。在线路、制动系统、制动方式和司机操纵方式等条件不变的情况下，制动距离越短，高速列车才能越安全，旅客安全系数越高。所以，因而随着列车速度的提高，必须改进其制动装置和制动方式来满安全的要求。而高铁制动技术的专利申请情况，往往也反映了一个国家或者企业在这一技术领域的先进程度或者垄断程度。
一、高速列车制动技术现状分析
高速列车制动技术水平较高的国家主要有日本、德国、法国等，能够满足时速200km/h以上的运行，但这这些国家也各有侧重，其中，日本重点发展的是动力分散型电动车组，通过动力制动承担大部分制动力，空气制动为微机控制直通电空制动系统。法、德高速动车组制动系统则延续了传统的列车制动技术，空气制动多采用自动电空制动或微机控制自动电空制动。目前德国已在向动力分散、以动力制动为主的方向发展，法国则是依靠大功率空气盘形制动。另外法、德高速动车组还通过采用线性涡流制动、磁轨制动、高性能防滑器等来满足制动要求。
我国铁道部先后组织上海铁道上学、铁道科学研究院等单位为先锋号、中华之星高速动车组研制了微機控制直通电空制动系统，与国外产品基本相同。
国内200km/h的高铁列车制动系统产品基本都是使用的国外公司产品，市场主要被德国的KNORR公司和日本的NABTESCO公司所垄断；而在城轨列车制动系统方面，则被克诺尔、法维莱、西屋等国际巨头占领绝大部分市场。国内的高速列车制动系统相关企业，如南京浦镇海泰制动设备有限公司，目前均只能承担部分高速列车制动系统的检修、维护工作，或配套生产部分高速动车组制动产品非核心制动部件。
总体来说，我国高速列车制动技术水平目前与国际水平差距很大，短期内尚无能力打破国外公司垄断市场的局面，城轨列车制动系统方面，随着铁科院、中车、南京海泰等国内企业的相关产品推出、自主产品也开始逐步进入主流城轨市场。
二、高速列车制动技术专利分析
（1）申请人分布
从图1中可知，在高速列车制动技术领域，国外的专利申请量占据了主要部分，WESTINGHOUSE AIR BRAKE CO和KNORR BREMSE GMBH的申请量处于领先的位置；而在国内范围内，南车株洲电力机车有限公司、南车长江车辆有限公司以及齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司也挤进了专利申请量前十名的行列；其中，南车株洲电力机车有限公司和KNORR BREMSE SYSTEME的申请量基本持平。这间接表明目前对高速列车制动技术的研究依然由国外占据主体，虽然国内的企业也已经很重视知识产权的重要性，加大资源投入，取得了非常大的技术创新，但是从专利申请量来看，国外的先进技术仍然值得国内的学习与借鉴。此外，国内还应加强企业与高校之间合作与交流，提高高速列车制动技术的竞争力，提高知识产权的重视程度。
（2）国别分布
从图2可知，高速列车制动技术的专利申请在中国核外国之间存在明显的差距，可见国外对该项技术的研究更为显著，中国处于劣势。针对外国的专利申请，我们从图3中又可以得到，德国在该项技术上的专利申请量显著高于其他国家，其次是美国、欧洲和英国，然后就是日本和法国。
（3）年份分布
从图4中可以看出，从2005年到2015年这十年中，高速列车制动技术的中国的专利申请量总体逐渐上升，尤其是在2008年和2011年，有非常明显的增长，可见，国内企业也不甘落后，加大资源投入，取得了非常大的技术创新。
从图5中可以看出，从2005年到2015年这十年间，高速列车制动技术的外国专利申请量并不是处于一种趋势，在2005年和2008-2010这三年间，该项技术的外国专利申请较多。
三、制动技术的发展趋势
随着高速列车对速度的要求越来越高，其制动技术的发展必然向安全、可靠、舒适和环保能的发展。基础制动装置材料的轻量小型化、低噪音、大容量、高摩擦，制动力控制模式的优化、制动系统的高可靠性与智能化、防滑技术的反应速度与高性能、非粘着制动方式的广泛应用等等都将是高速动车组制动技术的研究关键与探索方向。
从节能方面来看，制动技术发展的方向主要在于提升制动零部件制造水平以及新材料的应用，另外，列车制动系统智能控制技术也是目前高铁列车制动技术发展的重点，国外有试验数据显示，智能控制的重载列车利用闯坡制动，空气消耗降低，可节能20%以上。集成列车控制系统的基础上，融合机车空气制动系统，电缆式动力分配系统，实时数据采集、处理、存储和报告系统等而成的，这也是我国重载列车制动技术未来的发展趋势。此外，如何提升产品全寿命周期技术水平也是目前高铁制动技术有持续不断的追求。
另外，从能量节约的角度来看，制动能量回收也是目前发展的一个重要方向，国内外流行的再生制动方式为器件储能型和逆变功能型，逐步、迅速发展的超级电容等新技术，也为制动能量的回收和再利用提供了一个全新的发展思路和方向。
综上所述，高铁制动技术发展相对趋于成熟稳定，近年来我国列车制动技术也取得了长足的发展和进步，从专利申请量来看，以中国中车为代表的国内企业已经开始占据了申请量的大部分，随着我国企业制造技术水平的提升，自主产品有望逐步取代进口产品占领国内市场，并伴随着一带一路的国家战略抢占国际市场。但是在高速列车制动系统核心技术上，我们与国际水平还有较大的差距，我国企业还需要在这些核心技术上争取做到自我研发和突破，并做好专利申请和布局。