基于专利申请量的机车撒砂装置技术发展分析

基于专利申请量的机车撒砂装置技术发展分析

黄 根

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215011

摘要：设置机车撒砂装置是最直接和最易实现的改善和提高轮轨间的粘着系数的方式，分析机车撒砂装置专利技术的发展历史、现状以及发展趋势具有重要意义。本文主要以CNABS和DWPI专利数据库中的检索结果为分析样本，从专利申请量的角度对机车撒砂装置的发展进行了全面的统计分析，总结了机车撒砂装置国内外专利的申请趋势、主要申请人以及国别分布。

关键词：机车；撒砂装置；专利申请；发展趋势

机车牵引力发挥与轮轨间粘着利用系数有着最紧密的关系，而粘着系数又与其它的很多因素有关，例如轨面状态、踏面状态、运行线路条件、运行组织方式等因素。通过设置机车撒砂装置来改善和提高轮轨间的粘着系数是最直接和最易实现的方式。机车撒砂装置目的是改善机车车轮与钢轨接触面之间的粘着状态。撒砂不仅能提高机车粘着牵引力，还防止车轮空转或滑行^[1-2]。笔者作为一名国家知识产权局主审轨道交通领域的发明专利申请的审查员，下面将从专利申请量的角度来分析对比国内外机车撒砂装置技术的发展状况。

1 国内专利申请状况

本节主要对中国专利申请状况的趋势以及全球专利重要申请人进行分析，从中得到相关的机车撒砂装置技术发展趋势，以及重要申请人的历年专利申请状况。

1.1国内专利申请趋势

根据CNABS专利数据库的数据统计分析，机车撒砂装置国内专利申请趋势整体上大致可分为两个阶段，第一阶段为1987-2003年，第二阶段为2004年至今。

1. 第一阶段（1987-2003年）

在第一阶段，中国专利关于机车撒砂装置领域的数量较少，这是因为国内机车撒砂装置发展起步晚，技术上落后于国外；同时该阶段中国专利申请总体比较平缓，且包含有个别申请下降的年份，如1988-1991，1995-1999年，该阶段国外来华申请量高于国内申请量。因为这个时期，中国国内机车撒砂装置领域技术水平仍然不高，虽然生产量在逐年上升，但是整体生产数量偏低，并且这段时期内，国内机车撒砂装置技术含量不是很高。从国外来华申请所占的比例71%可以看出，虽然1989年以后西方对中国实行技术封锁，但机车撒砂装置不在技术封锁之列，西方企业为寻找并抢占广大的国内市场已提前布局。

（2）第二阶段（2004年至今）

第二阶段内，中国专利申请趋势总体呈现上升趋势，并且在2010-2014年之间突飞猛进，这段时间，随着中国加入世贸组织，中国机车撒砂装置技术发展迅猛，尤其是国家大力扶持轨道交通装备业，一大批拥有自主知识产权的高铁技术在这一时期研发成功并被应用于国内高速铁路建设中。国内先进的高铁技术主要掌握在中国中车集团手中。这段时间内，国外来华申请量也在激增，说明国内市场越来越受国外企业的重视，但由于国内申请量增速远超国外来华申请量，因此国外申请所占比例大幅下降。

1.2国内专利申请重要申请人

根据CNABS专利数据库的数据统计分析，机车撒砂装置领域国内申请量前八的申请人排名，分别是：中国中车集团；2、克诺尔-布里姆斯轨道车辆系统有限公司；3、铁道科学研究院；4、株洲联诚集团有限责任公司；5、浙江金字机械电器有限公司；6、西南交通大学；7、通用电气公司；8、巨大矿业有限公司。

从图中可以看出，在申请量前八的单位中，国内的中国中车集团申请量超过其余七个申请人的总和。由此看来，机车撒砂装置发展的第二阶段，即自动撒砂阶段，机车撒砂装置的核心技术已逐渐由国内自己的企业所掌握。

2 国外专利申请状况

本节主要对国外专利申请状况的趋势以及全球专利重要申请人进行分析，从中得到相关的机车撒砂装置技术发展趋势，以及各阶段专利申请国家分布和重要申请人。

2.1国外专利申请趋势

根据DWPI专利数据库的数据统计分析，机车撒砂装置国外专利申请趋势整体上大致可分为：技术发展阶段（1995年以前）、技术成熟阶段（1996-2002年）以及技术革新阶段（2003至今）。

（1）技术发展阶段（1995年以前）

撒砂装置的发展先后经历了人工撒砂装置到自动撒砂装置的技术转变。人工撒砂装置最早应用于机动车，防止机动车在湿滑路面打滑（例如可参见US828717A），后来才被应用于蒸汽机车（例如可参见GB191318120A）。由于人工撒砂模式劳动强度高，如果司机不在座位或没能准确把握降牵引功率的合适度或撒砂量，均会带来安全隐患。出于降低司机劳动强度，有效控制机车空转，保证机车安全运行，自动撒砂装置的研发就成了各国的攻坚项目。由于DWPI数据库自身特点，该数据库中最早出现的相关专利申请在1974年，但这显然不是关于机车撒砂装置最早的专利申请年份。1975年国外科技工作者就开始研究将自动撒砂装置应用于电力机车中了（CH550680A）。

（2）技术成熟阶段（1996-2002年）

当电力机车逐渐成为各国主要的铁路牵引机车，机车撒砂装置的发展也逐渐趋于成熟。伴随着电磁阀技术的成熟，以及微机控制技术的应用，机车自动撒砂装置的性能变得更加完善。同时，该阶段各国申请量起伏很大，整体发展不平稳，这是技术变革前的酝酿期，也是常规机车撒砂装置技术的瓶颈期。由于机车撒砂装置技术发展较早，到20世纪90年代已经过了高速增长期，此时主要出于人工撒砂装置逐渐被自动撒砂装置取代时期，世界各主要工业国都逐步建立了完善的电气化铁路网，通过采自动撒砂装置，大幅提高了铁路运输的效率。

（3）技术革新阶段（2003至今）

伴随着人类进入21世纪，机车撒砂装置发展进入了技术革新的全新时代，各国都大力发展高速铁路，高速列车技术发展迅速。该阶段申请量增长迅速，特别是日本、德国和法国，其申请量更是增长迅速。日本、法国和德国作为高铁技术应用大国，不断将其高铁技术进行商业化推广，中国就是其中的受益者。

2.2国外专利申请重要申请人

根据DWPI专利数据库的数据统计分析，电力机车领域国外申请量前十的申请人排名，分别是：1、克诺尔-布里姆斯 (DE)；2、莫斯科铁路运输 (RU)；3、巴特林 (DE)；4、IBEG MASCH & GERAETEBAU GMBH　(DE)；5、ZH铁道客运 (JP)；6、MBM HOLDING GMBH　(AT)；7、通用电气 (US)；8、VOROSH柴油机 (RU)；9、ZH铁道客运 (JP)；10、西门子 (DE)。

从上述排名可以看出，德国作为轨道交通技术大国，前十的公司中占据了4席，而其余6席被日本、俄国、美国和奥地利瓜分。由此看来，在高科技领域，西方发达国家仍然处于领先地位。

3 结束语

从国内外机车撒砂装置的专利技术发展来看，欧美发达国家一直引领机车撒砂装置的技术发展，中国不断通过学习、引进、消化、再创新，逐渐追赶世界先进水平。尤其是到了高速列车蓬勃发展阶段，中国已经渐渐跻身于高铁技术大国的行列。对于国外公司设置的专利壁垒，国内企业没有投机取巧，而是踏踏实实，虚心学习，同时合理利用中国这个巨大的市场，最终实现了创新和产业化的巨大成功。

参考文献：

[1] Breyer W．SGP investigates torsional vibrations in driven axles[J]．Railways Gazette International．1978．

[2] 金学松，刘启跃．轮轨摩擦学[M]．北京：中国铁道出版社，2004年．