高铁列车技术创新演进研究：中日两国的对比

满 勇，刘颖琦

(北京交通大学经济管理学院，北京 100044)

0 引言

随着国际贸易争端不断升级，中国诸多产业发展面临着企业不掌握核心和关键技术的挑战，而能否掌握核心和关键技术不仅决定了一个产业竞争力[1-3]，更是关系到国家安全稳定。中国作为全球第二大经济体，产业发展必须要对标全球最先进的产业，从中找到技术方向和发展模式。

高铁列车作为集机械、力学、电气、电子、计算机、通信、材料等学科为一体的复杂性产品，其技术复杂程度高。中国在高铁发展中取得了举世瞩目的成就，不仅在较短的时间中实现了技术的引进—消化吸收—再创新，更建立了中国高铁标准，成为引领中国发展的一个成功产业。但不可否认，日本依然是一个过去和现在都处于技术和产品领先地位的国家，今天的日本仍是中国高铁在国际舞台上强有力的竞争对手。在过去10年里，随着亚洲经济快速发展，中日两国在东南亚地区的高铁产业领域展开激烈竞争。日本相继拿下泰国、印度和越南等国家高铁大单，中国也在印度尼西亚和沙特等国家有所斩获。因此从技术的视角对中日两国高铁技术创新演进过程展开对比分析，研究中国高铁核心技术引进、消化吸收、再创新过程，不仅可以有效探讨未来中国高铁技术创新方向，还可以为其他产业的研究和技术创新提供借鉴和参考。

在研究产业技术创新时，产品和专利通常是最为直观和重要显现度的指标。已有研究认为，技术创新是企业竞争力的核心要素，通过创新能够满足客户需求，有利于提升产品质量竞争力，而通过专利技术分析可以了解技术创新特性和未来发展趋势[4-6]。关于高铁创新研究，国外学者在研究中呈现出多样性，如从电子技术革新带来高铁列车技术创新[7]、高铁经济性[8]、法国工业结构创新影响高铁发展[9]等多角度展开。而国内研究则集中在对中国高铁成功的追本溯源，如创新体系研究[10]、创新路径选择[11-12]、政企合作关系[13]、基础研究加强[14]、产学研合作网络的建立[15]、高铁技术进步回溯分析[16]和政企能力共演化关系[17]等。

本文在借鉴前人研究的基础上引入谱系化方法，绘制基于技术同源性的日本和中国的高铁列车谱系图，结合谱系图、技术指标和技术专利等要素对比研究中日高铁的技术创新演进路径，在此基础上对中国高铁技术创新的未来发展趋势进行研判。

1 中日两国高铁列车发展历程

日本是世界高铁发源地，中国拥有全球最长的高铁运营里程。本文对中国和日本的高铁列车发展过程进行简要回顾，了解两个国家在列车开发过程中的特点。从高铁列车技术的同源性、车型广泛性、技术安全性三个方面对两个国家进行对比研究。

1.1 日本高铁列车发展历程

世界铁路发展起源于英国，但全球高铁却诞生在日本。二次世界大战以后，日本经济开始复兴，特别是东海道东京—大阪线路，人口流动迅速增加，交通运输能力趋于饱和。日本为了尽快改善运输压力，将发展高铁当成首选。在政府大力支持下，1964年日本国铁开发0系列车正式投入商业运营，成为世界上首台运行时速达210km/h的高铁列车。在此后的60多年时间里，围绕 “高速化”不断创新，日本开发出了可在既有和高速线路混跑E3系，世界单台运载量最大的E4系和运营速度达到300km/h的500系等车型，彰显了日本高铁列车的技术先进性，并逐渐发展成拥有20余款车型的高铁大国。根据运行线路供电制式日本高铁形成两条线路列车，其中，东海道线路列车 (25kV/60HZ工频电压)，主要在东海道、山阳、九州高铁线路上运行，其余为东北线路列车[18](25kV/50HZ工频电压)。本文以列车开发时间为线索绘制了日本高铁列车发展时序图，如图1所示。由图1可见，日本高铁列车技术起源于0系车，其独特的动力分散驱动方式确定了日本高铁列车技术框架，后续列车开发以0系车为技术平台，创新和完善列车产品性能，满足客户需求。

图1 日本高铁列车发展时序图

1.2 中国高铁列车发展历程

早在20世纪80年代末期，中国就已经展开了对高铁建设的讨论，并且在90年代开展了高铁列车技术系统的多元化探索，自主设计开发出一批具有先进技术的高铁列车，如大白鲨、蓝箭号和中华之星等[10]。这些列车产品开发使得中国对于高铁列车核心技术，如车体轻量化、交流传动、高速制动、分布式微机控制等技术展开实践应用，但受中国自身技术能力所限，最终还是通过技术引进来快速实现列车高速化。2004—2006年，先后从4个国家引入技术并实现本地化改进 (见表1)，使得中国迅速拥有了高铁列车制造能力，以此构建了不同技术标准的时速250公里和350公里等级技术平台。技术转让不仅实现了国内的制造，拥有了制造工艺和技术，也为后续高铁列车自主开发奠定了技术基础。中国在350km/h等级高铁列车基础上进一步优化产品设计，开发出全球最高商业运行速度380km/h等级的列车。

表1 中国高铁列车从国外引入的技术平台

1.3 中日两国高铁技术特征对比

当今世界公认的高铁技术强国除了中国、日本外，还有欧洲的法国、德国等国家。本文选取日本为对标国家，主要是基于列车技术的同源性、广泛性、安全性考虑，来对比两国高铁列车的技术特征 (见表2)，由表2可见，中日两国的高铁技术有以下特点：

表2 中日两国高铁列车技术特征对比

(1)技术同源性。日本是最早一批将高铁列车引入中国的国家。2004年日本E2-1000型原型车引入，生产出第一代CRH2系列动车组。作为全世界最早使用动力分散高铁列车的国家，日本全系列车均采用动力分散设计，中国在列车设计上沿用了日本的思路，放弃了欧洲普遍采用的动力集中，以便获得更好的牵引特性。

(2)日本高铁列车产品多样性，列车技术覆盖面更广泛。日本是全球最早开通高铁的国家，其国内高铁运营里程位居全球第二，远高于法国和德国等其他国家。并且日本国内多山区，为满足不同线路和运输需求，开发出20余款不同技术特点的列车，既有达到300km/h以上高铁列车，也有能在既有和高铁线路混跑的列车，还有为解决运力紧张设计的双层高铁列车等。

(3)日本高铁列车性能卓越。运行速度是体现列车产品性能的核心指标，日本开发E5系最高速度达到320km/h，高铁技术不仅处于世界领先，还输出到台湾省和大陆地区。此外，1964年日本开通高铁以来，一直保持着列车事故死伤乘客人员零记录，世界上没有其他交通工具能比它更加安全，这也是其他高铁国家所无法比拟的，日本高铁安全性也成为其技术输出的卖点。

2 基于谱系图对中日两国高铁列车技术创新路径进行分析

全球高铁列车研究始终都是围绕列车高速化展开，为了提高速度，各国普遍的做法是构建以原型列车为基础技术平台，并开展技术改进和创新，满足列车在不同技术条件下更快捷的运行。源自同一个技术平台开发出来的高铁列车就形成了谱系化的产品，我们将这些产品以演进关系的视角绘制成图形，就构建了每个国家的高铁列车谱系图。基于上述中日两国高铁发展史，依据各型高铁列车的开发时间、背景、技术同源性以及核心技术变化方面考量，绘制出两个国家高铁列车谱系图，通过谱系图来揭示两个国家高铁列车核心技术演化和技术创新路径。

2.1 日本高铁列车谱系图构建

日本以首台0系高铁列车构建了本国高铁列车技术框架，该型车从1964年使用到1999年才正式退役，足以证明其优良的技术性能。为了实现列车高速化，日本围绕列车 “提高速度、可靠性、环保性和舒适性”技术目标，建立起高铁列车自主开发技术平台。在列车开发过程中，通过对各项技术目标的创新，使得列车关键技术得以持续完善，并不断衍化出新车型。

0系列车作为日本技术源头，开启了技术创新的道路。受到日本国内供电方式制约，分为东海道线路和东北线路两类列车谱系。其中，东海道线路平坦、环境气候适宜，非常适合高铁列车运行。因此，基于东海道线路开发出的列车在高速化方面做了大量技术创新，列车运行速度不断被刷新。而东北线路多山区，线路存在坡度和弯道大、线路条件老旧、天气寒冷的特点，所以在设计上还要考虑列车除雪、防寒和制动等特殊技术条件，基于此构建了日本高铁列车谱系图，如图2所示。以100系列车和200系列车为例，其中100系应用在东海道线路，为了提高行驶速度，列车在0系基础上优化车体流线型设计，并增加牵引电机输出功率，使得列车速度从0系210km/h提升到230km/h。而200系列车为了应对东北线路高寒天气，相比0系在车体上增加耐寒、耐风雪设计，如在车头上安装除雪犁、车体材料变化和加大车内供暖能力等。此外，试验列车在日本高铁列车自主开发过程中占据了重要位置。

日本高铁试验列车专门用于对列车新技术、新材料和新工艺等课题的探索，试验列车的开发是在总结前期技术成果的基础上对未来技术领域实践研究。由图2可知，日本拥有300X系和FASTECH360两种试验列车。其中，300X列车是1995年在300系技术平台上开发的，目的是总结300系技术成果，寻求更理想的高铁列车系统。 随后，日本将300X列车技术应用到500系列车上，使其最高速度达到300km/h。此外，FASTECH360试验列车项目的主要目标是着眼于运行速度更高的列车，提高与航空系统的竞争性，并保持高速技术世界领先水平。集日本最先进的技术于一身，在设备可靠性、环境兼容性和舒适性等方面开展大量技术创新。列车于2005年开发完成，并将技术成果应用于后续开发E5和E6两款列车上，将日本高铁列车运行速度提升到320km/h。

图2 日本高铁列车谱系图

2.2中国高铁列车谱系图构建

中国在2004年开始引入国外技术，开始了高铁发展。按照速度等级，中国高铁列车划分为250km/h、350km/h和380km/h等级以及中国标准动车组 (见图3)。中国从日本、法国和加拿大分别引入250km/h等级列车，从德国引进350km/h等级列车，并在国内生产出第一代高铁列车CRH1-5系列，以此为平台开发出350km/h等级的CRH2C和380km/h等级的CRH380系列高铁列车。这些列车虽然是基于国外技术平台开发，但是通过对技术知识的学习和理解，中国实现了对列车核心部件的技术改进。此外，为了解决原型车引进过程中技术标准不统一问题 (欧洲和亚洲)，中国基于技术积累建立自己的技术标准体系，并开发出三种时速等级为CR400/300/200的中国标准动车组。我们以CRH2A型列车为例，来探讨高铁列车的演进过程。

图3 中国高铁列车谱系图

(1)从原型车到250km/h技术平台建立。CRH2A型列车原型车是日本的E2-1000系，通过技术引进，设计人员不仅节省了大量原型车所必须的开发验证流程，在列车引入后不需要大规模的技术验证，只进行适应性改进便实现了国内生产 (见表3)[19]。同时，还掌握了高铁列车制造的关键技术，如铝合金中空型材焊接车体、流线型头部结构设计、高速转向架等，极大提升了中国制造高铁列车所需要的整车集成能力和关键部件制造能力，构建了250hm/h等级技术平台。

表3 由原型车E2-1000系到CRH2A型列车技术改进

(2)从250km/h～350km/h速度等级。为了进一步提升列车运行速度，在250km/h技术平台基础上进行技术创新，如增加牵引功率、车体轻量化等开发出CRH2C型高铁列车，在2008年线路测试时，运行速度达到392km/h。CRH2C型列车开发构建更高速度等级技术平台 (350km/h)，也为后续CRH380A系列列车研发奠定基础。

(3)从350km/h～380km/h速度等级。由图4可见，350km/h速度等级有CRH3C和CRH2C型两款列车。CRH380系列列车在设计上延续了这两款列车的技术特点，并对局部进行改进，如CRH380A型列车在CRH2C型列车基础上改进了车头流线型设计，以满足列车高速化需求[20]。

(4)中国标准动车组技术平台的构建。由于中国从不同国家引进原型车，使得在国内生产列车出现了欧洲和日本等不同国家技术标准。为了实现列车技术统型，中国开展了自主技术标准体系建设。通过大量数据测试和试验，开发出中国标准动车组，实现了不同速度等级统一。

2.3 基于谱系图的中日高铁列车对比

为了更好地对比和分析中日两国高铁列车的发展和技术异同点，我们对两个国家列车谱系图进行比对，如图4所示。

图4 中日两国谱系图对比

通过比对可以看出，中日两国的高铁列车创新路径存在差异性，主要体现在以下方面：

(1)技术特征不同。日本在高铁列车谱系化过程中，表现出技术同源性。从0系列车开始并没有借助外来技术，逐步实现了对列车性能改善，使得日本开发的每款列车都能看到0系列车的技术身影。中国则引入了4个国家技术，这为中国后续列车技术学习和列车维修通用性增加难度。

(2)列车开发路径不同。日本始终坚持自主开发，形成产品谱系化。而中国通过引进技术学习，开发出不同速度等级高铁列车技术平台，形成标准统一，实现了谱系化过程。

(3)发展历程不同。日本从1964年开发出0系列车发展至今，经历50余年的时间，开发出20余款不同产品，其高铁列车谱系化产品更加丰富。中国虽然是高铁技术的后发国家，但是发展速度更快，经历十余年不懈努力，不论列车运行速度还是运营里程都位居世界首位。

3 基于技术要素和专利对中日两国高铁列车技术路径进行分析

从谱系图的视角来看，中日两国创新路径差异性较大，其中，日本呈现出自主创新模式特征。而中国则呈现出技术引进、技术学习、技术创新过程。为了更好地分析技术创新在高铁列车开发过程中如何发生和演进，我们分别选取技术要素和专利两个指标对两国高铁创新路径展开研究，并探讨国外技术引进对中国自主创新的影响。

为了实现列车高速化，在列车设计上首先需要解决三个基础理论问题，分别是流固耦合关系、轮轨关系和弓网关系理论。流固耦合关系是指列车在空气中高速运行形成的独特气动特性；轮轨关系研究高铁列车轮对与轨道之间的黏着机理；弓网关系研究受电弓和接触网的作用机制。这三大基础理论又牵涉到高铁列车的7项核心技术要素[21-22]，如图5所示。本文选择4项核心技术要素 (列车空气动力学、环境技术、车体轻量化、受电弓技术展开研究)来讨论两个国家的创新过程。其中，空气动力学特性决定列车运行速度，气动力性能越好，列车阻力越小，行驶速度越快。而列车在高速运行中产生空气噪声，影响周边环境和旅客乘坐舒适性，因此这两个指标属于列车流固耦合关系范畴。车体轻量化技术可以减轻列车轴重，降低轮轨之间的冲击振动和噪声，是解决轮轨关系的关键因素。列车集电性能反映受电弓和接触网之间的复杂机电关系，由弓网关系决定。

图5 高铁列车核心技术要素

3.1 基于技术要素和专利对日本高铁列车技术创新路径进行分析

本文选择日本东海道线路的部分列车，对其技术创新特点进行汇总，见表4。由表4可见，随着列车开发其核心技术得到优化。改善列车空气动力学特性，降低噪声影响，是日本高铁技术的主要挑战[23]。从0系列车开始，逐步增加列车头部长度，由最初0系4.4m延长到500系15m，优化车体流线型设计，使列车外形设计更加平顺，以获得更好的空气动力特性，降低列车高速运行带来的噪音影响，列车运行速度提升到300km/h。在轻量化方面，车体材料应用持续创新，从钢板焊接车体到铝合金材质再到双层大型中空铝合金焊接，列车总体重量不断下降。日本通过创新使得技术要素指标不断优化，说明日本在产品开发中注重对关键技术创新，实现了技术积累，呈现出自主创新特点，一直处于世界高铁技术领先地位。

表4 日本高铁列车技术创新特点及应用

专利技术是反映技术创新成果的重要指标，通过专利技术信息不仅可以分析推断出技术创新发展路径[24]，还可以分析技术竞争态势[5]。本文采用国际通用的IPC (International Patent Classification)进行专利技术领域分类。以DII数据库为数据源，检索专利的时间范围为1967—2018年。通过文献阅读和试检索，最终确定 (high-speed train or electric railway vehicle or bullet train or express train or high-speed vehicle or high-speed railway vehicle)为关键词，剔除不相关的专利，截止到2018年共计检索出4275条专利，利用数据分析工具Thomson Data Analyzer (TDA)实现对日本高铁列车IPC分类号前5名的技术领域统计分析与数据清洗 (见表5)，了解日本高铁列车专利技术分布以及主要创新领域。表5反映出日本IPC排名前5位的专利全部分布在三大基础理论领域，说明日本更加关注对核心技术的创新。具体来说，日本开发过程中注重对列车动力学性能改善，在专利上反映在B61D (车体结构)和B23K (焊接技术)方面专利较多。特别是为了改善车体轻量化，使用铝合金板材，采用更加先进的焊接技术 (B23K)，使得车体焊接结构更具流线型，空气阻力小。列车弓网关系也是专利主要集中领域，其中B60L侧重于受电弓外形结构和性能研究，从表4反映出的列车受电弓技术来看，随着列车开发，受电弓结构更加简单、空气阻力和气动噪声越来越小，B60M更多体现在供电线路性能变化，提升受流品质。因此，表4和表5综合分析发现，日本专利信息集中在高铁列车核心技术领域，这是日本高铁列车自主创新结果，通过对关键技术和基础理论研究提升技术能力。

表5 日本高铁列车技术领域前5名的IPC分类

3.2 基于技术要素和专利对中国高铁列车技术创新路径进行分析

从中国高铁列车发展历程得知，在20世纪80年代末期中国就已经展开对高铁建设的技术讨论[16]。到了 “九五”期间，中国铁路提速，构建了160km/h速度等级列车技术平台，并在2001年自主开发出270km/h中华之星号高铁列车，这一期间中国高铁列车技术得到迅速发展。例如在列车空气动力学方面，通过线路测试完成了当时中国高铁列车的流线型外形结构设计，实现了对中国铁路列车空气动力学行车安全评估[25]。然而，受制于当时中国技术能力不足，以及铁路开行线路速度等级低，使得后续高铁列车开发受到影响。如20世纪90年代中国列车转向架技术已基本达到了200km/h的技术水平，但由于高速铁路线路少，造成200km/h转向架技术无法得到足够科学验证，关键零部件也很难经受长距离、长时间高速运行的考验，转向架技术很难有进一步发展[26]。因此，大规模建设高铁和从国外引进先进技术成为中国重要选择。

2004年随着CRH动车组上线，给中国高铁列车技术创新带来了机遇。先是利用国外技术搭建了250km/h技术平台。随着高铁建设步伐加快，自主研发出CRH380型系列高铁列车，构建了中国350km/h及以上技术平台，并通过标准动车组研发形成中国技术标准体系。我们以日本列车技术引进过程中转向架技术要素变化，来讨论中国从技术引进到自主创新演进过程 (见图6)。在技术引进前，中国转向架技术还停留在160km/h速度等级，随着日本E2-1000型高铁列车引入，中国开始了技术学习并进行本土化改进，以满足国内轨道线路需求，生产出CRH2型列车，使得转向架技术迅速达到250km/h等级。再以CRH2型车技术平台开展参数测定，获得列车实际性能指标，理解国外列车核心技术，以此设计出速度等级更高的350km/h试验列车CRH-300型，并在京津城际线路中展开科学性验证。为了设计更高速度的转向架，在350km/h技术平台上进行技术优化，开发出新一代CRH380高铁列车[27]。

从图6所示的转向架技术创新可以看出，国外技术引入为中国技术能力提升带来极大帮助，中国依托国外技术平台进行学习 (如CRH2型列车参数测定)，理解核心技术设计，在此基础上开展创新，开发出速度等级更高的列车 (380km/h)，呈现出从技术引进—技术学习—技术创新过程。此外，利用专利信息来研究中国高铁列车技术创新。根据中国高铁发展史，将中国高铁列车专利发展分为以下三个阶段，并利用TDA软件对专利量进行分析。

图6 技术引进—技术学习—技术创新过程：以列车转向架技术为例

第一阶段为2004年之前。中国开展高铁列车理论研究，并尝试自主开发高铁列车。第一阶段专利申请量只有25个，主要分布在E01B (轨道及附属线路上)，高铁列车方面技术专利较少。说明当时中国高铁列车技术创新能力不足，这也印证了中国在引进技术之前尝试自主开发高铁列车遇阻的事实。

第二阶段为2004—2012年，中国专利申请开始逐步增多，专利技术主要集中在车体结构 (B61D)、车辆参数测定 (G01M)、车辆制动器 (F16D)以及运行安全监测 (B61L)等方面 (见表6)。反映出中国从国外引进技术后，对原型车开展了大量技术参数测定，并创新出测定工具和方法 (G01M)，根据这些参数对国外技术进行学习和理解，并开发出更高速度等级列车。在这个阶段，车体部件 (B61D)领域专利最多，集中在改善旅客乘坐舒适性 (B61D-027/00和B61D-033/00)方面。同时，也注重对列车制动系统 (F16D)、牵引控制系统 (B61C)和铁路安全管理 (B61L)方面的创新。由此说明，中国并没有止步于技术引进，而是利用国外原型车开展数据测量，理解列车核心技术，并在车体部件、制动和牵引控制等核心技术方面展开创新研究。

表6 高铁列车技术领域前5的IPC分类 (2004—2012年)

第三阶段为2013—2018年。在此阶段，中国专利申请量急速增加，并呈现出对核心技术认知。2012年开通的CRH380型列车虽然是中国自主研发的高铁列车，但无论是列车最高运行速度还是列车性能都处于世界领先水平。然而，这些列车开发都是建立在国外原型车技术框架基础上的创新，很多核心部件都采用国外标准。如在轮轨关系中方面，CRH380A型列车车轴是按照欧洲EN13103-2010标准设计[28]，CRH380系列列车转向架钢板使用的也多是欧洲和日本产品[29]。因此，尽快建立中国自己的技术标准显得尤为重要。从细分技术领域来看，中国对核心技术研究在不断加强。车体部件 (B61D)，特别是涉及车体结构部件 (B61D-017/00)的专利仍排在首位，说明中国注重对车体结构创新，使得列车空气动力性能得到有效改善，列车速度再次提升。在机械部件测试方面 (G01M),主要专利集中在齿轮、车轴和轴承等影响轮轨关系的核心部件。在传动结构方面 (F16D)，专利仍然集中在列车制动领域，涉及制动盘成分、制动连接结构，这些都属于核心技术领域，对于高速行车具有关键意义。相比第二阶段，在第三阶段，电数据数字处理 (G06F)和冶金 (C22C)专利迅速增多。这是因为，在此阶段随着对国外技术研究不断深入，大量CRH系列列车上线运行，使得中国获得核心技术大量数据积累 (G01M)，利用计算机仿真技术 (G06F)可以进行创新性的理论验证工作，这为中国标准制定奠定了基础。为了实现列车国产化，摆脱对国外的技术依赖，中国在列车材料应用方面围绕车体轻量化技术和受电弓滑板等核心部件开展国产化，出现大量技术专利 (C22C)。第三阶段的技术专利反映出，中国对国外技术学习更加深入，技术创新步伐加快，大量创新型专利 (B61D、F16D和C22C)出现 (见表7)，促进了中国高铁列车技术标准体系的建立，体现出对核心技术的认知。

表7 高铁列车技术领域前5的IPC分类 (2013—2018年)

3.3 中日两国对比分析

从技术要素来看，中日两国的技术创新模式有所不同。日本从最初0系列车建立起技术框架后，始终围绕着关键核心技术展开创新，形成了谱系化的列车产品，使得技术能力不断提升，几十年以来日本的高铁列车技术水平始终保持世界领先。中国高铁列车最初也是以自主创新为主，然而受到技术能力限制，使得技术引进成为快速弥补技术差距的有效途径。中国利用国外技术开展技术学习，使得自身技术能力得到增强，技术创新能力不断提高。

从专利来看，日本的主要专利始终集中在三个基础理论方面，说明日本在高铁列车开发过程中注重对列车关键技术创新，这正是日本自主创新表现。而中国则表现出不同阶段的特点。第一阶段受制于当时技术能力薄弱，高铁列车技术专利较少。从第二阶段开始，中国进入技术学习阶段，并在车体外形设计、数据测定方法等方面进行了创新。到第三阶段，中国对国外核心技术理解加深，大量涉及车体、制动和材料方面的专利增加。由此看出，中国利用积累起来的技术能力，正在逐步摆脱对国外关键核心技术依赖，特别是中国标准体系建立和标准动车组开行，标志着中国开始迈入高铁自主创新阶段。

综上所述，从技术要素和专利两个维度对中日两国创新路径和创新模式分析可知，日本更加注重对高铁核心技术的自主创新，具体表现在本国专利前5位主要集中在弓网、轮轨和流固耦合关系领域，使得日本高铁列车产品性能不断提升。而中国相比日本，在核心技术方面专利并不集中，虽然已经有了很大进步，但是对重点技术领域如弓网关系、轮轨关系等专利量所占比重并不高，只有涉及流固耦合关系专利 (B61D)比较突出，说明中国高铁在其他核心技术领域的研究仍需加强。

4 结论

(1)从谱系图可以看出，中日两国高铁列车的技术发展路径不同。日本在列车设计上呈现出技术同源性，其谱系化的列车产品都能看到0系列车身影。中国则引入了不同国家的列车技术，构建了从时速250km/h—350km/h—380km/h的中国标准技术平台，使得自身技术能力逐步提高。

(2)通过技术要素和专利两个维度分析反映出，日本在高铁列车开发过程中注重对核心技术研究，呈现出自主创新特点。而中国正在逐步摆脱对国外技术依赖，列车核心部件创新开始增多，不过部分核心部件创新能力不足仍需加强。

(3)对核心技术持续创新和突破是中国高铁未来发展方向，无论是代表技术先进性的最高运行速度还是代表高铁发展规模的运营里程，中国都处于世界首位。但是中国围绕核心部件专利申请量所占比重相对较少，而大量数据测试和计算机仿真专利出现，说明中国高铁仍然在核心技术方面没有完全摆脱国外依赖。未来高铁技术势必围绕着高速化持续发力，生产运行速度更快、安全舒适、绿色环保、智能化高铁列车将是中国高铁的未来方向。中国高铁在未来创新发展中应更加注重突破核心技术，将云计算、物联网、大数据和人工智能等先进技术与传统技术如受电弓、电机、电力电子和转向架等结合，打造智能化高铁列车产品，将中国高铁发展成世界领先水平，实现中国高铁 “走出去”战略。