基建大国的专利奥秘

2019年12月30日13:12  来源:中国知识产权报
 
原标题:基建大国的专利奥秘

  近年来,我国以高质量的基建享誉世界,高速公路里程、铁路里程、高铁里程、地铁通车里程、公路桥铁路桥数量全球第一;世界上首次实现时速350公里自动驾驶的京张高铁、被誉为“新世界七大奇迹”之首的北京大兴国际机场、全球最长跨海大桥港珠澳大桥、世界最长贯穿流动沙漠的等级公路塔克拉玛干沙漠公路、世界施工最复杂的隧道大柱山隧道、世界最复杂的立交桥重庆黄桷湾立交、世界施工难度最大的高速雅西高速……逢山开路,遇水架桥,中国把一个个不可能变成可能,创造了一次又一次奇迹。

  业内人士表示,每一个令人叹为观止的重大工程背后都有一项项创新技术支撑前行,每一项核心技术的背后都离不开知识产权的保驾护航。业内专家表示,国内企业在基建领域的核心技术专利储备还需结合技术落地市场,加大在海外专利布局的力度,进一步推动符合未来趋势的复合型技术的发展。

  京张高铁:精湛工艺,百年筑梦

  1909年,第一条由中国人自行设计并建造的铁路——京张铁路,在“中国铁路之父”詹天佑先生的主持下建成运营,打破了“中国人不能自建铁路”的妄言,铸就了“争气路”。百余年后的今天,一样的起点,一样的终点,时速350公里、可实现自动驾驶、智能行车的京张高铁将开通,蜕变成为引领世界智能铁路发展的“先行路”。作为京津冀协同发展的重要基础工程、2022年北京冬奥会的重要交通保障设施,京张高铁全长174公里,通车后从北京到张家口的时间缩短到1小时内。

  “京张高铁最大的亮点是智能化,到点自动开车、区间自动运行、到站自动停车、停车自动开门。”中国国家铁路集团有限公司高铁列车控制系统项目总师莫志松表示。据了解,智能化是高铁未来发展的重要方向,而自动驾驶是高铁智能化的重要标志。目前时速300至350公里高铁的自动驾驶技术在世界尚属空白,智能型复兴号将在京张高铁投入使用,这将是世界上首次实现时速350公里自动驾驶功能的高铁列车,成为中国高铁自主创新的又一重大标志性成果。

  京张高铁实现时速350公里的自动驾驶主要得益于我国自主研发的时速350公里高铁自动驾驶系统(CTCS-3+ATO)。“自动驾驶系统能够实现‘四个提高’‘两个降低’,即提高列车安全性、提高列车正点率、提高旅客舒适度和提高行车效率,降低司机的劳动强度、降低机车的牵引能耗指标。”莫志松表示。

  围绕CTCS-3+ATO技术,中国铁道科学研究院通信信号研究所、中国铁路总公司、中国铁道科学研究院共同提交了一件名为“城际铁路自主化列控车载系统中的扩展单元”(申请号:CN201610322150.3)的专利申请。该专利申请公开了一种城际铁路自主化列控车载系统中的扩展单元,可以实现车载ATP系统、车载ATO系统、RTU系统、列车接口单元之间相互通信。此外,该技术还实现了既有ATP和ATO的协同配合,也便于从CTCS-2级升级至CTCS-3级。

  除了自动驾驶外,京张铁路的另一大技术特色是全生命周期采用建筑信息模型(BIM)设计,而且这是中国首条全线、全专业、全生命周期采用BIM技术修建的高难度高铁项目。BIM技术可以直观、立体、全方位地展示项目施工全过程,利用三维技术在前期进行碰撞检查、优化工程设计、减少施工阶段可能存在的错误。

  京张高铁的建设,融入了大量先进技术手段和智能化元素。我国自主研发的智能化接触网腕臂、吊弦生产线和智能接触网立杆车、隧道内自动打孔安装平台等专业化工器具,使接触网导线的平直度误差控制在一根头发丝以内;八达岭长城站是世界上埋深最深、规模最大的暗挖地下高铁车站,为了服务冬奥会和八达岭景区,保护长城和“人”字形线路,采用了国内研发、世界先进的电子雷管微损伤控制爆破技术;在京张高铁最大的换乘站清河站,安装了智能垃圾处理系统,自动化输送、分拣垃圾,垃圾箱与回收站相连;清河站引入了全国首台可视化远程售票机,不会使用电子购票的旅客可通过该售票机,与车站售票员接通,通过视频提示购票。

  大兴机场:硬核科技,展翅高飞

  在经历了7次综合模拟演练、3场验证试飞之后,酝酿4年多的北京大兴国际机场(下称大兴机场)于今年9月26日正式通航。被誉为“新世界七大奇迹”之首的大兴机场,拥有40多项国际、国内第一,13项关键建设指标达到世界一流。正式投运的大兴机场,高科技无处不在。一张脸走遍机场,一颗芯片定位行李,一副眼镜识别旅客,一张5G网络实现覆盖……科幻电影里的场景,在大兴机场里成为现实,满满的黑科技令人称奇。

  在大兴机场,旅客刷脸安检、值机、登机,“靠脸”就能走遍机场,简化各个环节,摆脱了对证照的依赖,大大提升了便捷度。在值机环节,400余台自助值机和自助托运设备,自助覆盖率达到80%,确保旅客值机排队时间不超过10分钟。安检环节中,智能旅客安检系统实现了旅客自助验证、旅客过检信息自动集成、自动分拣安全行李与可疑行李、自动回传行李托盘等功能,新安检系统使单通道旅客过检效率由传统人工方式的180人/小时提高到约260人/小时,可以确保旅客通过安检的时间不超过5分钟。

  在登机环节中,大兴机场全面升级成无纸化出行方式,实现了旅客“刷脸”登机,旅客无需出示任何证件、纸质登机牌或者电子登机牌。记者了解到,旅客“刷脸”完成各个出行流程是基于5G网络的智慧出行集成服务系统,该系统是由中国联通、东方航空、华为等公司推出的最新研发成果。

  行李运输系统如何满足巨大的吞吐量,成为大兴机场建设中必须解决的难题。我国技术研发人员历时八年,研发出一套具有自主知识产权的高速行李传输系统,将行李正确识别率从90%提升到了99%。此外,行李传输系统采用的无线射频识别(RFID)技术,区别于以往机场行李牌的二维码,新式机场行李牌里配有射频识别的芯片,相当于一代身份证与二代身份证的区别。这款行李牌无需电源充电,利用电子墨水显示技术成像。除了自助托运,行李牌还能与托运路程中的5G摄像头联动,实现行李信息的实时共享和精准定位。

  在节能环保方面,建设人员也下足了功夫,对暖通系统、采光系统、供水系统等进行了绿色设计。例如,全机场雨水海绵设施总容积为280万立方米,雨水回渗率不低于40%;地源热泵工程利用地下浅层地热资源向室内供热,每年节省天然气近2000万标准立方米;航站楼屋顶使用的8000块玻璃采用流线曲面构造,白天室内几乎不需要照明灯光。

  知识产权:保驾护航,更进一步

  八月瓜创新服务云平台专利代理部经理杨彦鸿经专利检索后发现,从全球范围来看,2006年以前基建领域历年专利申请量处于较低水平,增长趋势并不明显。2006年起该领域全球范围的专利申请量呈递增态势。2013年至2017年间,相关专利申请量出现爆发式增长。截至目前,基建领域共提交289.7281万件专利申请。中国、日本、美国的专利权人公开的专利总量位列前三,分别为76.0217万件、44.2323万件、27.3582万件;但就单个申请人的专利申请数量而言,日本企业占据绝对优势。

  中国专利申请人在国内提交专利申请的数量截至目前共计72.1501万件。2004年至2018年每年均有所增长,尤其是2014年至2018年间的增长最为明显,2018年的相关专利申请量达到13.3508万件。截至目前,中国专利申请人在国内提交的专利申请获得授权的数量在2018年达到峰值。中国申请人在国内提交专利申请的数量排名前六的依次为国家电网公司、中国建筑第八工程局有限公司、沈阳建筑大学、长安大学、东南大学以及中国十七冶集团有限公司。从IPC专利分类号看,该领域的专利申请主要集中在E04F13/08、E04H1/12、E04F15/02、E04B1/58等方面。

  杨彦鸿对记者表示,在基建领域,从专利申请量来看,国内企业在核心技术的专利储备方面还需进一步加强,并且应抱着以走出去的决心,结合技术落地市场,加大在海外专利的储备,提升国际视野,形成专利壁垒。此外,从技术布局层次来看,基建领域专利申请主要集中在传统的技术类别,为了满足科技进步的要求,复合型的技术是未来的发展趋势,如大数据+基建+人工智能等技术可能是基建领域下一步推进的主要方向。值得注意的是,由于大型基建项目建设时间长、投入大,如果构成侵权,将会影响建设进程,使用技术的过程中应加强知识产权侵权风险评估,以避免造成不必要的损失。(李思靓)

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