基建大國的專利
2021-01-07 18:15:51
近年來，我國以高質量的基建享譽世界，高速公路里程、鐵路里程、高鐵里程、地鐵通車里程、公路橋鐵路橋數量全球第一;世界上首次實現時速350公里自動駕駛的京張高鐵、被譽為“新世界七大奇跡”之首的北京大興國際機場、全球最長跨海大橋港珠澳大橋、世界最長貫穿流動沙漠的等級公路塔克拉瑪干沙漠公路、世界施工最復雜的隧道大柱山隧道、世界最復雜的立交橋重慶黃桷灣立交、世界施工難度最大的高速雅西高速……逢山開路，遇水架橋，中國把一個個不可能變成可能，創造了一次又一次奇跡。
業內人士表示，每一個令人嘆為觀止的重大工程背后都有一項項創新技術支撐前行，每一項核心技術的背后都離不開知識產權的保駕護航。業內專家表示，國內企業在基建領域的核心技術專利儲備還需結合技術落地市場，加大在海外專利布局的力度，進一步推動符合未來趨勢的復合型技術的發展。
京張高鐵：精湛工藝，百年筑夢
1909年，第一條由中國人自行設計并建造的鐵路——京張鐵路，在“中國鐵路之父”詹天佑先生的主持下建成運營，打破了“中國人不能自建鐵路”的妄言，鑄就了“爭氣路”。百余年后的今天，一樣的起點，一樣的終點，時速350公里、可實現自動駕駛、智能行車的京張高鐵將開通，蛻變成為引領世界智能鐵路發展的“先行路”。作為京津冀協同發展的重要基礎工程、2022年北京冬奧會的重要交通保障設施，京張高鐵全長174公里，通車后從北京到張家口的時間縮短到1小時內。
“京張高鐵最大的亮點是智能化，到點自動開車、區間自動運行、到站自動停車、停車自動開門。”中國國家鐵路集團有限公司高鐵列車控制系統項目總師莫志松表示。據了解，智能化是高鐵未來發展的重要方向，而自動駕駛是高鐵智能化的重要標志。目前時速300至350公里高鐵的自動駕駛技術在世界尚屬空白，智能型復興號將在京張高鐵投入使用，這將是世界上首次實現時速350公里自動駕駛功能的高鐵列車，成為中國高鐵自主創新的又一重大標志性成果。
京張高鐵實現時速350公里的自動駕駛主要得益于我國自主研發的時速350公里高鐵自動駕駛系統(CTCS-3+ATO)。“自動駕駛系統能夠實現‘四個提高’‘兩個降低’，即提高列車安全性、提高列車正點率、提高旅客舒適度和提高行車效率，降低司機的勞動強度、降低機車的牽引能耗指標。”莫志松表示。
圍繞CTCS-3+ATO技術，中國鐵道科學研究院通信信號研究所、中國鐵路總公司、中國鐵道科學研究院共同提交了一件名為“城際鐵路自主化列控車載系統中的擴展單元”(申請號：CN201610322150.3)的專利申請。該專利申請公開了一種城際鐵路自主化列控車載系統中的擴展單元，可以實現車載ATP系統、車載ATO系統、RTU系統、列車接口單元之間相互通信。此外，該技術還實現了既有ATP和ATO的協同配合，也便于從CTCS-2級升級至CTCS-3級。
除了自動駕駛外，京張鐵路的另一大技術特色是全生命周期采用建筑信息模型(BIM)設計，而且這是中國首條全線、全專業、全生命周期采用BIM技術修建的高難度高鐵項目。BIM技術可以直觀、立體、全方位地展示項目施工全過程，利用三維技術在前期進行碰撞檢查、優化工程設計、減少施工階段可能存在的錯誤。
京張高鐵的建設，融入了大量先進技術手段和智能化元素。我國自主研發的智能化接觸網腕臂、吊弦生產線和智能接觸網立桿車、隧道內自動打孔安裝平臺等專業化工器具，使接觸網導線的平直度誤差控制在一根頭發絲以內;八達嶺長城站是世界上埋深最深、規模最大的暗挖地下高鐵車站，為了服務冬奧會和八達嶺景區，保護長城和“人”字形線路，采用了國內研發、世界先進的電子雷管微損傷控制爆破技術;在京張高鐵最大的換乘站清河站，安裝了智能垃圾處理系統，自動化輸送、分揀垃圾，垃圾箱與回收站相連;清河站引入了全國首臺可視化遠程售票機，不會使用電子購票的旅客可通過該售票機，與車站售票員接通，通過視頻提示購票。
大興機場：硬核科技，展翅高飛
在經歷了7次綜合模擬演練、3場驗證試飛之后，醞釀4年多的北京大興國際機場(下稱大興機場)于今年9月26日正式通航。被譽為“新世界七大奇跡”之首的大興機場，擁有40多項國際、國內第一，13項關鍵建設指標達到世界一流。正式投運的大興機場，高科技無處不在。一張臉走遍機場，一顆芯片定位行李，一副眼鏡識別旅客，一張5G網絡實現覆蓋……科幻電影里的場景，在大興機場里成為現實，滿滿的黑科技令人稱奇。
在大興機場，旅客刷臉安檢、值機、登機，“靠臉”就能走遍機場，簡化各個環節，擺脫了對證照的依賴，大大提升了便捷度。在值機環節，400余臺自助值機和自助托運設備，自助覆蓋率達到80%，確保旅客值機排隊時間不超過10分鐘。安檢環節中，智能旅客安檢系統實現了旅客自助驗證、旅客過檢信息自動集成、自動分揀安全行李與可疑行李、自動回傳行李托盤等功能，新安檢系統使單通道旅客過檢效率由傳統人工方式的180人/小時提高到約260人/小時，可以確保旅客通過安檢的時間不超過5分鐘。
在登機環節中，大興機場全面升級成無紙化出行方式，實現了旅客“刷臉”登機，旅客無需出示任何證件、紙質登機牌或者電子登機牌。記者了解到，旅客“刷臉”完成各個出行流程是基于5G網絡的智慧出行集成服務系統，該系統是由中國聯通、東方航空、華為等公司推出的最新研發成果。
行李運輸系統如何滿足巨大的吞吐量，成為大興機場建設中必須解決的難題。我國技術研發人員歷時八年，研發出一套具有自主知識產權的高速行李傳輸系統，將行李正確識別率從90%提升到了99%。此外，行李傳輸系統采用的無線射頻識別(RFID)技術，區別于以往機場行李牌的二維碼，新式機場行李牌里配有射頻識別的芯片，相當于一代身份證與二代身份證的區別。這款行李牌無需電源充電，利用電子墨水顯示技術成像。除了自助托運，行李牌還能與托運路程中的5G攝像頭聯動，實現行李信息的實時共享和精準定位。
在節能環保方面，建設人員也下足了功夫，對暖通系統、采光系統、供水系統等進行了綠色設計。例如，全機場雨水海綿設施總容積為280萬立方米，雨水回滲率不低于40%;地源熱泵工程利用地下淺層地熱資源向室內供熱，每年節省天然氣近2000萬標準立方米;航站樓屋頂使用的8000塊玻璃采用流線曲面構造，白天室內幾乎不需要照明燈光。
知識產權：保駕護航，更進一步
八月瓜創新服務云平臺專利代理部經理楊彥鴻經專利檢索后發現，從全球范圍來看，2006年以前基建領域歷年專利申請量處于較低水平，增長趨勢并不明顯。2006年起該領域全球范圍的專利申請量呈遞增態勢。2013年至2017年間，相關專利申請量出現爆發式增長。截至目前，基建領域共提交289.7281萬件專利申請。中國、日本、美國的專利權人公開的專利總量位列前三，分別為76.0217萬件、44.2323萬件、27.3582萬件;但就單個申請人的專利申請數量而言，日本企業占據絕對優勢。
中國專利申請人在國內提交專利申請的數量截至目前共計72.1501萬件。2004年至2018年每年均有所增長，尤其是2014年至2018年間的增長最為明顯，2018年的相關專利申請量達到13.3508萬件。截至目前，中國專利申請人在國內提交的專利申請獲得授權的數量在2018年達到峰值。中國申請人在國內提交專利申請的數量排名前六的依次為國家電網公司、中國建筑第八工程局有限公司、沈陽建筑大學、長安大學、東南大學以及中國十七冶集團有限公司。從IPC專利分類號看，該領域的專利申請主要集中在E04F13/08、E04H1/12、E04F15/02、E04B1/58等方面。
楊彥鴻對記者表示，在基建領域，從專利申請量來看，國內企業在核心技術的專利儲備方面還需進一步加強，并且應抱著以走出去的決心，結合技術落地市場，加大在海外專利的儲備，提升國際視野，形成專利壁壘。此外，從技術布局層次來看，基建領域專利申請主要集中在傳統的技術類別，為了滿足科技進步的要求，復合型的技術是未來的發展趨勢，如大數據+基建+人工智能等技術可能是基建領域下一步推進的主要方向。值得注意的是，由于大型基建項目建設時間長、投入大,如果構成侵權,將會影響建設進程，使用技術的過程中應加強知識產權侵權風險評估,以避免造成不必要的損失。
