桥梁用预应力拉索产业专利竞争态势分析

于成英 钟佳

【摘 要】文章对预应力拉索产业的专利趋势、地域分布、主要持有人、专利演变趋势及热点趋向进行统计分析。研究表明，我国该行业中一部分企业的海外市场竞争力较差，但在预应力拉索产业中仍有布局空间，对于拉索技术领域技术趋向的把握及优势专利资源的整合与产业化将是下一阶段的发展重点。

【关键词】预应力;拉索;专利

【中图分类号】G306;F426.4【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2022）04-0011-03

0 前言

预应力拉索是斜拉桥的关键承重部件，对主梁有弹性支承作用，对整个斜拉桥的结构刚度和经济性、合理性起着重要作用[1]。目前，预应力拉索产业的上、中、下游分别为拉索的制备阶段、拉索的应用阶段及拉索的维护阶段。在拉索的制备阶段研究中，包括拉索结构设计、制索材料和制备技术，拉索结构又包括索体、锚具和防腐结构[2];在拉索的应用阶段研究中，需要考虑桥梁的结构体系、拉索索型和索距、主梁截面形式等因素[1]，安装施工过程中的张拉技术也是反映桥梁安全性能的重要指标之一，因此拉索的应用阶段的主要研究内容为拉索的张拉技术和桥梁应用技术;在拉索的维护阶段研究中，主要对使用过程中拉索性能进行检测，通常采用磁通量法、超声波法等检测[3]，当拉索出现损伤时，需要对拉索进行维护、保养甚至更换，因此拉索的维护阶段的研究重点为拉索的维保技术。

本文通过对预应力拉索产业链的专利信息进行检索分析，从国内外专利趋势、地域分布、主要持有人、专利演变趋势及热点趋向等方面充分了解产业链的竞争情况及发展趋势，为相关企业及其研发人员提供参考。

1 数据来源与检索方法

本文专利数据来源于知识产权大数据与智慧服务专利检索系统（http：//www.zldsj.com/），采用关键词和国际专利分类号IPC相结合的检索方法，得到初步检索结果后，寻找特定技术领域和检索技术主题相关的专利。本文以预应力拉索产业相关专利为基础进行分析，通过对专利IPC、专利趋势、专利地域分布、专利主要持有人、演变趋势与热点趋向进行统计，确定与主题相关的专利，通过人工筛选出符合检索主题的专利、同族合并等进行数据清洗和标引，获得最终结果，并以此开展进一步的分析。经过人工筛选降噪，检索到预应力拉索技术专利15 153件，其中国内专利8 100件，国外专利7 053件，检索日期截至2020年12月30日。

2 专利数据分析

2.1 预应力拉索专利技术分布

通过对检索的专利数据对IPC分类号进行统计分析，明晰预应力拉索产业的关键技术分布情况。表1中，涉及E01D小类（桥梁）的专利数量最多，为8 448件，在E01D小类中，有5 793件专利涉及E01D19大组（桥梁零件），具体涉及E01D19/16小组（悬索;悬索用夹具）的专利最多，为3 372件;其次为E04G小类（施工用具或其他建筑辅助设备或其应用;建筑材料的现场处理;原有建筑物的修理，拆除或其他工作;脚手架、模壳;模板），为3 294件，其中涉及数量最多的大组和小组分别为E04G21（建筑材料或建筑构件在现场的制备，搬运或加工;施工中采用的其他方法和设备）和E04G21/12（加强插入件的敷设;预应力）;再次为E04C小类（结构构件;建筑材料），为2 948件，在该小類中，有2 785件专利涉及E04C5大组（加强件，例如用于混凝土的;其辅助构件），对E04C5大组进行细分，又有1087件涉及E04C5/08小组（专门用于预应力结构中的构件）。对IPC分析得出，热点技术主要集中在桥梁悬索领域。

对检索到的专利按照桥用预应力拉索产业上游、中游、下游技术进行分类，能够了解产业链中的研发热点和技术空白点，相关企业及研发人员可以结合分析结果和实际情况，针对研发热点进行规避，降低侵权风险，针对技术空白点进行技术开发，拓展企业市场。

如图1所示，桥梁应用技术的专利最多，为5 323件，占比为32%，表明国内外企业在已有或新研发的拉索产品应用到桥梁方面的技术投入了大量的人力、物力，并取得大量成果;其次为拉索结构设计技术，专利申请量为5 064件，占比为30%，主要针对拉索产品在实际应用中的缺陷进行改进，例如防腐结构、锚固结构等，这也是各大预应力企业开展研发的目的;再次为拉索张拉施工技术，张拉技术衡量斜拉桥质量的重要标准之一，因此已有不少预应力企业向中游市场发展;拉索材料及制备、拉索维管等技术的专利申请量相对较少，随着斜拉桥应用年限的不断增长，拉索维管等下游技术的挖掘潜力逐渐增大。

2.2 预应力拉索专利申请趋势

如图2所示，自2005年起，相关专利的申请趋势为逐年递增，其中由于专利的滞后性，导致2019年和2020年的部分专利尚未公开，实际数据量要大于图2中的数据;2005年以前，申请量呈震荡状，主要申请人为国外的知名预应力企业，例如法国弗莱西奈（Freyssinet）公司、瑞士威胜利（VSL）公司、德国地伟达（DSI）公司等，将其关键技术在世界各地开展专利布局，扩张海外市场;2006—2015年，国内外预应力企业也纷纷加大研发投入，开始进行技术攻关，国内相关企业以柳州欧维姆公司、江阴法尔胜公司等预应力企业为主，并在预应力拉索产业形成有效的专利布局;2016年至今，预应力拉索产业进入专利申请的爆发期，年增长量为百件以上，表明预应力拉索技术进入发展成熟期。

2.3 预应力拉索专利地域分布及主要持有人

从表2可以看出，预应力拉索产业当前的热点区域和在热点区域主要的竞争对手。其中，中国的申请量最多，为8 100件，说明国内外相关企业重视中国市场，主要持有人为国内的预应力企业柳州欧维姆公司、江阴法尔胜公司、上海浦江缆索公司，上述专利持有人在预应力拉索产业已形成专利布局，但主要集中在产业链的上游和中游，此外有一些国内的建筑公司在产业链中游的拉索桥梁应用技术领域布局了大量的专利申请;日本的相关专利持有人以当地的钢厂及建筑公司为主，表明了日本在产业链上游的拉索材料制备及中游的桥梁应用技术领域竞争较大;韩国、美国和德国的专利持有人则以早期的预应力公司弗莱西奈、VSL、DSI为主，表明上述国家的竞争热点为产业链的上游和中游。在产业链下游的拉索维管技术方面，尚未有明显的竞争对手。

2.4 预应力拉索产业的演变趋势及热点趋向

通过对预应力拉索产业的演变趋势和热点趋向分析，能够为预应力拉索产业的研发方向及研发策略制定提供参考。从表3中可知，预应力拉索产业链关键技术的专利申请均处于增长状态，其中“拉索结构设计”“拉索张拉施工”“桥梁应用技术”处于急速增长状态，表明国内外相关企业主要研发投入集中在上述技术领域，相关技术也将日趋成熟;“拉索材料制备”技术的增长幅度相对较小，该项技术的研发主要以材料技术为依托，主要依靠国内外钢铁企业，而钢铁企业投入到拉索领域的精力有限，导致增长幅度较小;在“拉索维管技术”领域，虽有一定数量的专利申请，但尚未体现出主要持有人，表明该技术尚未形成有效的专利布局，随着国内外斜拉桥的使用年限增长、5G等通信技术的发展，该领域的竞争将愈发激烈，表明该领域目前具有较大的挖掘潜力。

2.5 中国预应力拉索专利的法律状态分析

表4中，我国公开的8 100件预应力拉索相关专利中，发明专利为3 764件，实用新型专利为4 336件，其中发明专利的有效数量为1 456件、处于审查中的数量为950件、无效的数量为1 358件，实用新型专利的有效数量为2 310件、无效的数量为2 026件。从我国专利的申请类型和法律状态可以看出，目前在我国的预应力拉索市场中已有一些企业形成具有一定保护能力的专利壁垒。

表5中，在我国预应力拉索的专利壁垒中，以我国的申请人为主，日本、韩国、美国、德国申请人的专利申请量均在20件以下，表明我国的预应力拉索产业的市场主动权掌握在我国的企业、院校等申请人手中。我国的专利权人以企业为主，以企业为申请人的有效专利的占比为79%，以大专院校为申请人的有效专利的占比为13%，以个人为申请人的有效专利的占比为6%，以科研单位为申请人的有效专利的占比为1%。在企业的专利申请中，以柳州欧维姆公司（包括柳州欧维姆机械股份有限公司、柳州欧维姆工程有限公司、柳州欧维姆结构检测技术有限公司等）、中铁大桥局（包括中铁大桥局集团有限公司、中铁大桥局股份有限公司、中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司等）、江阴法尔胜公司（包括法尔胜泓昇集团有限公司、江苏法尔胜缆索有限公司、江苏法尔胜研发中心有限公司等）等企业为主，在大专院校的专利申请中，以东南大学、同济大学、哈尔滨工业大学为主，科研单位的专利申请中，仅有交通运输部科学研究院的有效专利为10件以上，在个人申请中，申请人比较分散，尚未形成专利布局。

由上述专利权人分布的信息可以看出，例如柳州欧维姆公司、江阴法尔胜公司及中铁大桥局等，主要技术及产品均为拉索结构设计、张拉施工等，因此我国的专利壁垒主要集中在预应力拉索产业的上游和中游，产业链上游关键技术在于拉索的结构设计，产业链下游关键技术在于拉索的张拉施工等桥梁应用。在公开的有效专利中，已有部分专利涉及拉索的腐蚀、损伤监测等产业链下游的维护技术，但有效专利的保护点较为分散，尚未形成有的专利布局，因此产业链下游技术的挖掘和布局的空间较大。

3 结语

我国预应力拉索技术的发展相对较晚，但目前国内专利已形成具有一定保护能力的专利布局结构，目前预应力拉索的市场主动权掌握在我国的企业、院校等申请人手中。虽然我国的预应力拉索产业专利数量已远超其他国家/地区，但是欠缺海外专利的申请及布局，导致国内预应力企业的海外竞争能力差，建议国内企业针对核心技术开展海外专利布局，以提升海外市场竞争力。在研发方向方面，拉索产业链下游领域正处于发展期，具有较大的挖掘潜力，已有部分下游企业进入上游技术领域，研发出具备监测能力的成品拉索，并形成小范围的专利组合，建议预应力企业通过联合专利优势企业、“产学研”合作等方式，制定适合企业自身的研发策略。最后，建议国内相关企业加强针对重点专利持有人的关注，识别国内外专利壁垒，降低企業进入目标市场的侵权风险。

参 考 文 献

[1]高金.斜拉桥技术发展综述[J].城市道桥与防洪，2015（8）：26-30.

[2]经柏林，谢华鸾.斜拉桥拉索研究综述[J].中国市政工程，2003（6）：19-21.

[3]朱星虎，纪厚强，赵公明.斜拉桥拉索损伤的检测与监测研究[J].工程技术研究，2018（8）：33-34.