我国地铁专利技术布署分析

　　民营化推动地铁技术大发展

　　改革开放以来，我国铁路建设突飞猛进，取得了巨大成就。例如，我国电气化铁路里程仅次于俄罗斯，居全球第二位。我国还建成野外穿山铁路隧道7400多条，隧道长度超过4200公里，居全球第一位。目前，我国铁路客货周转总量占全世界1／4以上。

　　不过，由于长期依赖昂贵的进口施工、运输设备，我国城市地铁和轻轨建设发展缓慢。截至2006年，我国十大城市开通地铁和轻轨合计440多公里，不及英国一个伦敦市的地铁和轻轨总里程。随着我国大型盾构机、A型地铁列车、直线电机运载系统、磁悬浮技术等陆续取得重大突破，我国正在出现一个地铁建设高潮，主要城市的轨道交通市场规模将达上万亿元。

　　目前，我国已经形成青岛、济南、唐山、大连、大同、株洲、上海等几大铁路装备制造中心。其中，济南正在成为我国最大的铁路装备民营制造中心，年机车制造能力将迅速突破3000辆，并将逐步进入城市轨道交通装备市场。我国铁路行业的民营化工作已经从铁路建设、线路运营，发展到机车制造领域，地铁装备的组件设计、制造工作已经绝大部分转移到民营企业。这为我国铁路，尤其地铁行业专利技术的大发展提供了坚实的产业基础。

　　国内企业引领地铁专利部署新潮流

　　我国铁路行业长期以来由国有企业、事业单位占据主导地位，但是铁路及其装备并非专利部署的“不毛之地”。例如，山东丛林集团就铁路机车制造所需重型装备申请专利数十篇；湖南株洲九华新材料涂装实业有限公司的专利产品在铁路机车领域应用广泛。很多专利在许可贸易中产生了较大的经济效益。例如，北京某国有研究机构曾就铁路通信管理系统申请几件专利。后来，该专利技术获得许可费收入8000多万元。铁路系统的专利纠纷也不罕见。例如，天津市精达铁路器材有限公司、西安一信铁路器材有限公司、郑州铁路局洛阳电务段、洛阳铁路泰达工贸有限公司、天津市天驰铁路物资供应有限公司等都曾卷入铁路技术的专利侵权诉讼。目前，绝大部分铁路技术的专利纠纷由发明人或者民营企业发起。随着民营经济在铁路行业的深入发展，相关专利纠纷还会大量增加。

　　从专利部署看，2002年以后，我国地铁专利申请显著增加，而且国内申请人公开的申请量占70％以上。但是，随着外资陆续进入我国地铁装备设计、制造领域，来自国外的发明专利申请正急剧增加。另一方面，原先国有企业主导的专利部署较为“粗犷”，例如就一个自主设计制造的高速列车仅部署二十来个专利；大部分可以申请专利的技术点被完全忽略了。现在，民营企业进入后，专利部署正日益“精细化”，围绕一个核心发明部署数十篇，甚至上百篇专利的情况已经开始出现。从技术内容看，相关文献主要分布在如下领域：

　　盾构挖掘装置。该领域出现了大量发明专利申请，主要涉及如下技术：

　　（一）盾构机械组件。例如，02107428．3号文献涉及一种盾构掘进机的刀头。它能实现圆盘刀挖掘位置和挡水位置的转换，即使不进行地基改良也能从刀头辐板内部进行圆盘刀的更换。它配置有圆盘刀安装箱，还有轴支在圆盘刀安装箱上，并可转动支撑圆盘刀的圆盘刀罩。200410025408．0号文献涉及一种比例反馈控制及蓄能器补油的盾构螺旋输送机液压系统，包括三位四通电磁换向阀、马达、转速传感器、单向阀、液控单向阀、节流阀、二位二通电磁换向阀、位移传感器、液压缸、行程开关、截止球阀、卸荷球阀、溢流阀及蓄能器。它用转速传感器实时检测转速，根据土舱压力反馈控制变量泵排量，继而控制螺旋机转速即排土量。

　　（二）盾构机。例如，200510028862．6号文献涉及一种复合式平衡盾构机，包括盾构机壳，机壳前部的刀盘，刀盘后部的土仓，用于输送切削土的螺旋输送机和均布在盾构壳体四周的推进油缸。其中，刀盘上同时设置撕裂刀和切削刀，切削刀的刀锋略靠撕裂刀之后；土仓的后壁面上设置有多个注浆孔；在土仓后部安装有气压平衡设备。螺旋输送机设置两道闸门，第一道为液压闸门，第二道为手动闸门。02105894．6号文献涉及一种半盾构挖掘机，它在内插于埋设管的前端部的挖掘机主体上，设置具有扩大、缩小装置的刀头，并且设置多个用于固定、保持该挖掘机主体的夹钳，通过这些夹钳的扩径、缩径动作，它在埋设管的内面上自由压接、释放闸瓦。

　　（三）盾构辅助装置。例如，200510112103．8号文献涉及一种大直径盾构隧道出洞防水装置。它包括井圈，井圈上固定设置有垂直面钢板和水平面钢板，垂直面钢板处固定有防水橡胶板。它的水平面钢板上至少固定连接有两个钢丝刷，在钢丝刷之间的水平面钢板上预埋设置油脂加注管。

　　（四）盾构辅料。例如，200410099179．7号文献涉及一种地铁盾构施工同步注浆可硬化浆液，其发明组分的重量百分比为：水泥7％～15％，粉煤灰40％～54％，砂15％～27％，水22％～25％?聚胺类高分子聚合物0．54％～0．63％?外掺剂萘系缩合物0．37％～0．46％。

　　磁悬浮技术。该领域发明专利申请大部分来自国内企业和科研机构，主要分布在如下门类：

　　（一）模板。例如，01107053．6号文献涉及一种磁悬浮导轨梁模板?包括底模，置于底模上的端模，侧模，置于侧模之间的内模，侧模分别包括竖带，通过横带与竖带连接的侧模下体，与侧模下体铰接的侧模上体，侧模上体中有含翼缘的预埋联接件固定盒，翼缘的宽度、高度和斜度调整装置，在内模中还有内模调控装置。

　　（二）机床。例如，03129519．3号文献涉及一种磁悬浮轨道梁数控机床，包括床身、立柱、主轴箱、控制系统、操作站等，其中，床身长36米，设置有可在床身上全长移动的立柱滑座，还设置有可在立柱滑座上作水平转动的立柱转座；立柱固定在立柱转座上。它还设置有可沿立柱上下移动的滑鞍。主轴箱设置在滑鞍上，由A轴回转机构驱动可在垂直平面内转动。

　　（三）运行方法。例如，200510054322．5号文献涉及一种磁悬浮轨道机车的运行方法，包括测量在定子绕组的每根现有供电相线中的电流强度随时间的变化；测量由机车发出的杂散磁场在车行道上的各供电相线所在区域内的磁通量随时间的变化；由所测得的各电流强度值、附加的磁通量和机车的电动机常数计算出作用在该机车上的力；随后将所求出的力与一阈值进行比较；在力偏离所述阈值太多时，中止向所述定子绕组供电。

　　（四）检测方法。例如，200410068035．5号文献涉及一种磁悬浮轨道状态自动检测装置和方法。它的装置中，位移传感器、触发传感器均固定安装在测量架上，与高速数据采集卡相连，测量架通过前后固定螺栓固定在车辆车架上，高速数据采集卡输出端接到宽频数字滤波处理器输入端，宽频数字滤波处理器输出端接到形位误差计算处理器输入端，形位误差计算处理器输出端接到高速存储器。它的方法中，宽频数字滤波处理器采用差分数字滤波算法消除车载系统本身的振动，求取相邻两个传感器测量值之差，运用基于位移差值的形位误差算法即得到准确的形位误差值，实现车载式磁浮轨道状态的快速自动检测。

　　（五）材料发明。例如，01126937．5号文献涉及一种磁悬浮列车用高性能软磁钢，主要成分有C、Mn、P、S、AlT、Cr、Cu、Ti、N、Ni、Ca等，其余为铁和不可避免的夹杂、它的制造方法是：通过铸造工艺、热轧工艺、正火工艺及控制正火后的冷却速度等工艺，使软磁钢平均晶粒尺寸介于15μm～30μm之间。

　　（六）列车发明。例如，03135361．4号文献涉及一种斥力型自导向磁悬浮列车车体、路轨及高速列车。其中，列车车体由一个或一个以上的单个车体构成，每个车体底部的横断面均呈上宽下窄的等腰梯形状；每个车体底部的两个斜面上均紧固有只浮板，只浮板上带有永磁体；至少一个车体底部的两个斜面上还紧固有驱动板，只浮板与驱动板在车体底部的紧固位置相互错开不重叠，驱动板上带有金属板栅状电枢，板栅形电枢的栅条沿车体的横向排列。路轨基坑的横断面均呈上宽下窄的等腰梯形状，于路轨基坑的两个斜面上铺设有能产生磁场，且与车体底部只浮板相对面为相同磁极的路轨。

　　（七）核心部件。例如，03146607．9号文献涉及一种超导部件、超导磁悬浮装置及超导磁轴承。该超导部件由多个超导要素部件整体化构成，具有相互平行的两个平行面。

　　（八）系统发明。例如，200410063947．3号文献涉及一种包括一个由直线电动机带动的磁悬浮运输系统轨道的结构系统，它包括一个由直线电动机带动的磁悬浮运输系统的轨道，在一个单一U型结构中包括两个T型轨道，T型轨道和U型结构的垂直条相互连接，在不使用横向隔板的情况下，较低的U型轨道支承板可提高工程结构的强度。

　　电机技术。这是地铁装备的核心技术之一，我国公开的专利文献大部分来自国内企业和科研机构。例如，200380101120．0号文献涉及一种串联配置直线电机，包括具有多相平衡线圈的电枢构成的多个动子；具有永久磁铁或次级导体的定子。在同一定子上配置多个动子，并且串联连接各个动子的各多相平衡线圈，由此获得廉价的串联配置直线电机，可以实现大型机械，如地铁列车的快速驱动。200610040074．3号文献涉及一种超高速大功率磁悬浮主轴电机，包括机壳、主轴、一台无轴承交替极永磁电机、一个三自由度永磁偏置混合磁轴承和两个辅助轴承，三自由度永磁偏置混合磁轴安装在无轴承交替极永磁电机与机壳之间的主轴上，其中一个辅助轴承安装在无轴承交替极永磁电机一侧端盖的中心位置，另一个辅助轴承安装在三自由度永磁偏置混合磁轴承一侧端盖的中心位置。

　　施工方法。该领域发明专利文献较多，涉及到的主要类别是：

　　（一）加固方法。例如，03113804．7号文献涉及一种隧道结构止水补强加固施工方法，特别是对营运中的地铁隧道的补强加固施工方法。它在加固段以0．5mm～4mm的孔距范围钻注浆孔，孔穿过道床入二衬砼?底板?，分两次序以上分别对孔注浆、植筋，每批注浆过程先水泥浆液注浆再环氧材料注浆、植筋，再注水泥浆液及环氧材料浆液、待凝、饰面修复。它可在短时间内完成加固施工，并能立即承受列车震动，确保地铁正常营运。

　　（二）管理系统。例如，200310100781．3号文献涉及一种隧道挖掘机的掘进管理系统。它具有掘进管理装置，可对盾构式掘进机的各种机器类操作进行控制，并可进行可编程序逻辑控制。

　　（三）衬砌技术。例如，200610029793．5号文献涉及一种适应地层大量不均匀沉降或错动的盾构隧道衬砌结构。在扩大盾构隧道断面的同时，它在结构中设置大变形衬砌环段，增加了结构的纵向柔性，提高了结构对不均匀沉降和错动的适应性，能适应大量的地层沉降和错动，避免隧道中钢筋混凝土管片的损坏，每环大变形环设计可适应10mm～100mm的错动量及环缝张开量。

　　（四）隧道技术。例如，200610029790．1号文献涉及一种适应大规模地层不均匀沉降或错动的明挖结构隧道。该隧道断面的轮廓尺寸大于明挖结构隧道标准断面的轮廓尺寸，且由至少两个整体浇筑而成的矩形结构组合而成，其间的接缝位于地裂缝处。

　　（五）防水技术。例如，200510112102．3号文献涉及一种大直径盾构隧道出洞防水方法，该方法使用井圈和衬砌结构，以及位于二者之间的密封用帘布橡胶板。该方法采用如下步骤：在井圈上设置井圈垂直面钢板和水平面钢板；在垂直面钢板处固定防水橡胶板，在水平面钢板上至少固定连接两个钢丝刷。

　　（六）注浆技术。例如，200710037285．6号文献涉及一种超大直径盾构单液注浆的施工方法，步骤是：制备浆液，浆液在拌浆桶内搅拌时间1．5分钟强制搅拌；保证浆液的塌落度在10cm～12cm之间运输、储备；盾尾控制各个注浆点的注浆压力施工，注浆压力控制同壳体注浆部位注浆压力控制。

　　（七）抗震技术。例如，02136674．8号文献涉及一种沉管隧道柔性抗震接头施工方法。它首先根据地基的基床条件确定管段接头刚度，并根据接头刚度进行管段抗震分析和进一步确定接头结构的形式，确定施工流程。。

　　（八）管接技术。例如，02136675．6号文献涉及一种沉管隧道管段浮运沉放对接施工工艺，主要包括如下方法：尾端临时自承用大直径钢管桩支承的方法；管段沉放采用浮箱吊沉法；计算机三维实时测量监控法；数据传输采用无线通信方式，数据采集可实现自动、同步操作，实现沉放精确定位。

　　施工材料。例如，200610147635．X号文献涉及一种超大直径泥水平衡盾构施工同步注浆浆液，其组分的重量百分比为：消石灰3％～10％，粉煤灰10％～42％，膨润土1．4％～3．6％，砂24％～65％，聚丙稀磺酸盐和聚山梨醇形成合成物0．1％～0．3％，余量为水。

　　车站技术。例如，200410067140．7号文献涉及一种双圆盾构穿越地铁车站的施工方法，步骤是：在双圆盾构进洞口安装移动双圆盾构基座；双圆盾构进洞座落在双圆盾构基座上；将双圆盾构机与基座进行临时固定；在双圆盾构机后部安装两台200吨千斤顶；在车站底板预埋件上焊接后座；将双圆盾构机与基座向前顶进3米；回缩千斤顶；在千斤顶与后座间放置支撑；反复循环上述顶进步骤；顶进双圆盾构机与基座到15米距离；安装双圆盾构车架平台；再进行下一次顶进并直至双圆盾构机到达另一端头井。

　　噪音处理技术。例如，200610005553．1号文献涉及一种玻璃纤维复合材料吸音板，由外框架、表面格栅和吸音棉组成；外框架的形状是一种盆状的、由四周外壁和底面构成的框架；内置吸音绵置于外框架中，其上方设置表面格栅，表面格栅的边缘与外框架的边缘固定连接；外框架与表面格栅均采用玻璃纤维复合材料。吸音棉的表面分布有锥形结构，使用环氧树脂或乙烯基树脂将吸音棉粘结在外框架内表面，外框架采用拉挤成型的方法生产。它可广泛应用于铁路、隧道及其他噪音严重的场所。

　　广告技术。例如，96102691．X号文献涉及一种地铁隧道广告及设置显示方法，其中，地铁隧道广告是一组组相同或相似的广告画面，并且沿着列车隧道排列。一组数幅相同或相似的广告画面沿着列车行驶的隧道排列设置。人们随着高速行驶的列车经过这组画面观看时，相当于在人们的眼前放映了一组数幅相同或相似的画面影片。利用眼的视觉暂留现象，画面相同的内容在人们的眼内反应时间加长，就使人们能够看清广告画面的内容。200410031133．1号文献涉及一种地铁隧道侧壁连续动画灯箱广告。它将动画广告的分段静止动画片灯箱沿地铁列车行进方向顺序连续布置于地铁两站之间的侧墙壁上，灯箱在侧墙壁上的位置与地铁列车车窗同高，其大小与车窗尺寸相同，动画广告的播放长度按地铁列车在两站之间的行驶时间计算。当地铁列车起步时，先播报下站站名，然后播放将要看到的动画广告片配音，当列车在隧道内高速行驶时，列车上的乘客就可以透过车窗看到一段有动感的、有配音的连续动画广告。

　　空气处理技术。例如，03101900．5号文献涉及一种地铁通风、空调多功能设备集成系统，包括送风道和排风道，在送风道和排风道内安装有送风机、回风机和送风阀、排风阀，送风道内设置有自动清洗过滤段和门式可开启表冷器段，送风机和回风机内安装有变频电机。03134066．0号文献涉及一种地铁风机反风方法及装置。它不是采用传统的通过风机反转的方法实现反风，而是通过将设计性能良好的轴流风机整体在绕垂直于其轴线的纵向对称轴旋转180°实现反风。

　　涵管技术。例如，200510012430．6号文献涉及一种超大截面向心应力抗变形涵管及其制备工艺，包括里层、中层和外层三层圆筒型骨架，在外层骨架上固定有正旋环向筒管和反旋环向筒管，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线，在中层骨架的两侧分别固定有斜向交叉的右斜筒管和左斜筒管，在筒管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线。

　　涂料技术。例如，200510017230．X号文献涉及一种长余辉发光阻燃涂料，阻燃温度可达200℃。它可用于地铁、人防工程、摩天大楼、大型市政建筑、矿山等的紧急逃生指示标志和弱光照明系统和建筑的美术绘图、装饰等领域。

　　电力管理技术。例如，200610030328．3号文献涉及一种基于波形识别的地铁机车牵引电路故障诊断方法。03115258．9号文献涉及一种常导高速磁悬浮车辆电源配置技术。它使车辆在发电、供电两个层面均取得冗余，确保一套电网失效后，车辆运行安全和运行质量不受影响。

　　控制技术。例如，200380110529．9号文献涉及一种地铁火车节能操作控制器，包括车门开关检测装置、速度检测装置、存储单元、信号输出单元、中央处理器等，中央处理器将来自速度检测装置的信号与存储单元内基准数据进行比较，并根据比较结果向信号输出单元发出相应的操作提示信号。200610030329．8号文献涉及一种地铁机车电气软制动系统，可避免故障隐患的发生与器件崩溃性事故的出现。200610074565．X号文献涉及一种地铁列车到站自动定位控制系统。

　　测速技术。例如，03827007．2号文献涉及一种测量火车速度的设备及其方法。它在轨道附近安装光源并在火车上安装测量单元，它可通过间接测量方法测量沿着轨道行驶的火车的实际速度。测量火车速度的设备包括：光源，安装在轨道附近并且发射圆形光束或者线性光束；测量单元，安装在火车前部或者后部并且接收从所述光源发射的光线；以及速度转换器，它用于将从测量单元接收到的信号转换为火车的速度值。

　　修理技术。例如，200510136803．0号文献涉及一种侧压式退套、镶套机，用于将铁路客车转向架上的旧销套退下，并镶上新销套。它由销套顶压装置、驱动装置和托架机体所组成；托架机体的结构为下端封闭，上端开口，体内中空，两侧端部具有轴孔，装在托架机体两侧端部轴孔中的销套顶压装置由压套、导向轴、顶套所构成，并在托架机体中顺序活动安装；驱动装置同托架机体的托架机体下端体相固连；驱动装置的活塞杆的前端通过销轴同压动体的下端部活动连接；压动体上端的顶压部同托架机体中的压套的压动面相对应并活动接触。

　　编组技术。例如，200410000035．1号文献涉及一种编组站综合集成自动化系统，可将编组站各个原有自动化分系统与新构建的信息处理分系统集成为一个协同的、且功能更强的新系统，形成一个具有智能特点的编组站闭环系统，从而可协调发挥各个分系统的优势。

　　通信技术。例如，200510121124．6号文献涉及一种可用于轻轨列车的安全门通信方法和系统，其方法包括如下步骤：主站发出尾站令牌询问；从站1侦听到主站发出的尾站令牌询问后发出回应；从站N侦听到从站N－1发出的令牌询问时发出回应；主站在上述过程中接收全部回应信息并进行更新。（叶东蕾）