从历史维度和磁浮交通技术创新视角思考新型举国体制

2023-10-16 09:21:32王则灵洪少枝
中国经济报告 2023年4期
关键词:试验线知识产权交通

◎ 王则灵 洪少枝

提 要:党的二十大报告在谈到完善科技创新体系时,明确提出“健全新型举国体制”。本文从历史思维的角度,以磁浮交通系统技术创新研发历程为实例,对新型举国体制进行分析,提出建议。

党的二十大报告在谈到完善科技创新体系时,明确提出“健全新型举国体制”。2022年10月7日,美国宣布了对《出口管理条例》的一系列修订,这是美国继8月9日《2022年芯片和科技法案》及美国政府多次出台芯片领域相关禁令法案之后,一个更为标志性的节点,它既是中美合作中美国对中国高技术领域系统性打压与遏制、乃至科技全面脱钩的宣示,也是美国在国际范围内逆全球化最具显著性的行动。当今世界百年未有之大变局加速演进,我国要加快实现高水平科技自立自强,亟须更好发挥新型举国体制优势。

本文试图从历史思维的角度,以磁浮交通系统技术创新研发历程为实例,对新型举国体制做出一些思考和探讨。

我国的磁浮技术研究始于20世纪80年代。其后,结合高速磁浮上海示范运营线建设,常导高速磁浮交通系统技术研究经历了从“十五”863国家重大科技专项、国家科技支撑计划、国家重点研发计划项目等不同阶段的国家级科技计划的20余年连续支持,从零起步到现在居于世界领先地位,经历了我国科技管理体制逐步发展完善的各个阶段。习近平总书记2021年5月在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上发表讲话时,将“时速600公里高速磁浮试验样车成功试跑”作为我国高端产业新突破的代表之一。

磁浮交通是多学科高技术的集成,属于技术密集型、资金密集型产业

一、磁浮交通系统技术概述

磁浮是继汽车、轮船、火车、飞机和管道运输之后,填补火车和飞机之间速度空白的第6种交通运输系统。

(一)技术原理与分类

磁浮交通是靠磁力使磁浮列车浮起来运行的交通方式。其从悬浮机理上可分为电磁悬浮和电动悬浮;从电机形式上可分为长定子直线同步电机和短定子直线异步电机,前者适合于较高速度磁浮列车,后者适合于低速磁浮列车;根据运行速度,可分为超高速(超过1000km/h)、高速(400-500km/h)、中速(160-200km/h)和低速(80-100km/h)磁浮交通;按照磁体类型可分为超导、常导磁浮交通;按照列车运行的空气环境,可分为常压和低真空两种。目前已经运行的磁浮交通线路中,磁浮上海线是采用德国TR技术的长定子常导高速磁浮,日本山梨试验线是长定子超导高速磁浮;湖南长沙线和凤凰线、北京S1线、韩国仁川机场磁浮和日本爱知线是短定子常导低速磁浮;除超高速磁浮技术拟采用低真空运行环境,其余均为常压状态下运行。

(二)系统特性与适用性

磁浮交通是一个高度集成的自动控制系统,其主要特性是安全、环保、节能、全生命周期成本低、可靠。

高速磁浮的旅行速度(即出行距离除以出行时间)可达300-450km/h,在中长距离实现3小时舒适旅行,与高速铁路和民用航空互为补充、合理分工,在中长距离大城市之间实现快速联系;或在城市群内部作为主要节点城市之间的通勤交通,打造0.5-1h的商务和通勤旅行圈。中速磁浮适合作为城市群或大都市圈的城际或市域铁路线路,以及城市群内的城际通勤;低速磁浮的速度与城市轨道交通相当,但由于在噪声、振动等方面几乎不增加环境负担,使得其可以采用地上线路形式替代轮轨式轨道交通,比地铁建设成本大幅度降低且较少占用土地,在城市中等运量通道上可完全替代地铁,也可作为中心城与卫星城之间的主要交通方式,或用于卫星城内部通勤、旅游景区内部交通等。

(三)战略意义和价值

磁浮交通是多学科高技术的集成,属于技术密集型、资金密集型产业,长产业链的特点使得其能够紧密带动电磁技术、信息通信技术、计算机网络与控制、计算机软件与硬件、电子、机电一体化、制造、材料科学、机车车辆、运输工程、土木工程等相关产业发展。与高速轮轨技术类似,通过回馈效应,可引导上述行业形成高新技术产业集群;通过旁侧效应大大促进区域一体化,带动沿线区域经济布局优化调整。

因此,这一新型交通技术发展,一是优化了综合运输体系技术经济结构,适应不同层次、多样化的运输服务需求,提高综合运输体系的配置效率和能力;二是有助于建立先进轨道交通产业,并快速扩散到传统产业,引领国民经济发展。德国在比较研究后指出,“(高速磁浮交通)会提高国家的创新能力,并对国内外企业投资决策产生积极影响”。根据建设经验,高速轨道交通的投资与拉动相关产业的比例约为1∶10①来源:《铁路建设成拉动内需绝对主力,投资与产业比1∶10》,中国发展门户网,2009年1月24日。,磁浮交通亦将如此。因此,在期待较高的沪杭磁浮线项目建设中止实施之后,国家将磁浮技术纳入战略储备技术范畴,持续支持研发,保障和促进其继续积累和提升。

(四)国外磁浮交通技术及应用的发展

德国政府于1991年宣布常导高速磁浮系统技术成熟。但由于各方面原因,其规划的柏林-汉堡线、慕尼黑机场线项目均未实施。目前,其全长30km的高速磁浮试验线拆除,企业界核心技术及队伍有逐步消散之势。

日本历届政府均全面支持磁浮交通技术研发。其超导高速磁浮技术2009年通过实用性评审,确定技术已经成熟。2014年12月,高速磁浮中央新干线正式开工,全线长436km,最高行车速度505km/h,总投资约人民币4800亿元;其中东京-名古屋段拟于2027年开通,名古屋-大阪段拟于2045年完工。日本政府积极希望向世界各国推介,甚至准备向美国无偿提供磁浮技术和建设贷款。同时,建成世界首条中低速磁浮线——爱知线,双线全长9.2km,最高速度约100km/h,自2005年运营至今。

美国具有极大的高速轨道交通潜在需求,1998年制定《21世纪交通运输衡平法》,决定建设386 km/h以上速度的商业运营线,已完成4个线路项目可行性研究和环境评价(相当于我国的初步设计)。由于其国内外形势变化,未能进一步推进实施。埃隆·马斯克2013年提出超级高铁“Hyperloop”,近几年广受关注。其设想是利用磁浮技术,将管道抽至低真空,实现1200 km/h速度,目前最高达到310km/h。

韩国于20世纪90年代初开始研发中低速磁浮列车技术。2016年2月,仁川机场中低速磁浮列车正式投入运行,韩国成为世界上第二个实现中低速磁浮交通商业化的国家。英国、瑞士、巴西、加拿大等国也曾或正在开展磁浮交通技术应用探索。

进入21世纪后,国外(尤其是美国和日本)在磁浮交通技术领域持续进行研发和应用推进,与中国自2006年沪杭磁浮项目中止后沉寂10多年形成鲜明对比。

二、我国磁浮交通技术创新与发展

(一)按照时间轴的发展历程

在我国磁浮交通技术30余年发展史上,近20年来的历程可谓波澜壮阔、周折起伏。可简要分为以下四个阶段。

1.第一阶段:以中低速磁浮技术为主的前期探索,20世纪80年代-2000年

铁道部科学研究院、国防科技大学、西南交通大学分别牵头研制成功设计最高时速为100km/h的低速常导磁浮试验车;西南交大研制成功世界上第一辆可载人的高温超导磁浮试验车;国防科技大学建成一段试验线路。

2.第二阶段:磁浮上海线建成投运与后续曲折发展,2000年-2008年

高速磁浮交通技术的发展,始于2000年磁浮上海线项目启动,其正线全长约31公里,双线上下行折返循环运行,最高运行速度430km/h,单向运行时间约7分20秒。自2002年12月31日单线试运行,保持安全、稳定运行至今。建设调试期间,曾安全可控实现最高501km/h的试验时速。国家组织的项目后评估认为,项目总体上基本达到预期示范运营目的。

磁浮上海线建设过程中,取得一系列具有自主知识产权的科研与产业化成果,如掌握四个核心子系统之一的线路轨道子系统技术、建立工程施工成套技术及相关规范、研制开发部分关键材料与设备等。后基于高速磁浮重大科技专项,初步掌握系统集成与各子系统核心技术,研制成功部分关键设备或装备,建成“三个一”高速磁浮交通技术研发平台和集成试验环境(包括一条1.5km试验线、一列高速磁浮国产化样车、一套牵引供电和运行控制系统)。

磁浮上海线成功建成运营及“十五”期间对高速磁浮交通系统适用性研究认为:高速磁浮交通系统技术已经成熟;适宜在我国发展,且有较强的必要性和可能性;从长远角度看,中国应该发展高速磁浮交通系统;建议尽快规划建设一条中等距离商业运营线(推荐无锡-上海-杭州线),借此推动发展建立我国的磁浮工业体系,以后再建设磁浮长大干线客运专线网。2006年2月,国务院常务会议同时批准京沪高速铁路项目和沪杭磁浮项目立项。

沪杭磁浮项目至今未能正式开工建设;沪杭铁路客运专线(即沪杭高铁)于2009年2月开工并很快建成投入运营。沪杭高铁最直接的影响是,占用了磁浮沪杭线原规划预留工程线路的绝大部分通道,如重启建设需重新论证与规划。

3.第三阶段:磁浮沪杭线的中止与中低速磁浮技术应用的快速推进,2006年-2016年

高速磁浮沪杭线未能开工建设,原磁浮沪杭线项目工作重点转入推进磁浮上海线的龙阳路站至虹桥枢纽段,即原磁浮沪杭线中联结虹桥机场与浦东机场的线路段。由于各方面原因,该项目亦未能实施完成。

考虑作为先进交通战略技术储备,以及当时日本、马来西亚-新加坡、巴西、美国等国家仍在积极推动高速磁浮应用工程等外部环境,且德国工业界已基本放弃高速磁浮技术继续研发,我国在“十一五”“十二五”国家科技支撑计划中继续支持开展面向工程化的系统和核心技术研究,特别是支持实现磁浮上海线核心系统整体备份、保障磁浮上海线持续运行和新工程项目技术准备。在国际上首次编制颁布了《高速磁浮交通建设标准》《高速磁浮交通车辆通用技术条件》等多项国家标准和行业标准,进一步巩固了我国的领先地位。

在中低速磁浮交通技术方面,我国数十年来一直在开展研究与应用推广工作。2006年底,由国家磁浮中心与上海电气集团联合建设的上海中低速磁浮试验线建成,组织研制的中低速磁浮列车完成超过10万km试验运行和全系统测试验证。上海原考虑建设一条连接市中心到临港地区的中低速磁浮线,但未能实施;2008年5月,北京控股集团与国防科技大学在唐山轨道客车有限责任公司内建成中低速磁浮唐山试验基地。中车大连公司和中铁磁浮发展有限公司(徐州)研制的中低速磁浮列车运抵上海临港试验线成功完成系统测试和调试,基本达到工程运行技术要求。

2011年,国内第一个中低速磁浮商业运营线项目北京磁浮线(S1线)开工建设,其后延宕,于2021年12月31日全线开通。该项目西段线路全长10.2km,设8座高架车站,设计最高速度100km/h。长沙磁浮工程2014年开工、2016年5月通车试运营,成为我国第一条投入商业运营的中低速磁浮线路,也是目前国际上最长的一条中低速磁浮运营线。该项目自长沙火车南站至黄花机场,全线18.55公里,双线高架,设车站3座,磁浮列车采用3辆编组,设计最高速度100km/h。随后国内多个城市启动了中低速磁浮项目可行性研究或探讨。

4.第四阶段:自2016年开始的“后磁浮沪杭线”阶段

高速磁浮技术研发迎来新的发展时机,全速度谱系磁浮交通技术研究井喷式发展。“十三五”期间,国家重点研发计划“现代轨道交通专项”同时设立了时速600km/h高速磁浮技术与200km/h中速磁浮技术研发项目。

(1)低速磁浮交通

我国首条旅游观光的磁浮线路凤凰磁浮观光快线于2022年5月1日在湖南省凤凰县开通运营,其线路全长9.121公里,设车站4座;由长沙黄花机场延伸至浏阳的磁浮长浏快线,已启动建设前期工作。各地有多条新的应用工程线开展了前期研究。

成都市新筑路桥机械股份有限公司选用另一种技术路线,引进德国内嵌式磁浮技术,在成都建设了全长3.6km内嵌式磁浮综合试验线,并于2022年6月30日实现120km/h速度稳定运行。在大连,世界首辆“倒挂式”轻型吊轨磁浮列车——永磁暗轨磁悬浮技术验证车于2005年5月下线。2022年8月9日,国内首条永磁磁浮轨道交通工程试验线——“红轨”在江西赣州兴国县顺利竣工。该试验线由江西理工大学牵头,与江西省兴国县人民政府联合中铁六院、中铁工业等单位共同研制完成。该试验线正线长约800米,均为钢构高架线;磁浮列车采用2辆编组,最高设计运行速度80km/h。

(2)中速磁浮交通

中速磁浮技术研发,有两条技术路线齐头并进。一条技术路线是提升基于短定子直线电机的低速磁浮系统的运行速度到中速。2017年6月,中车大连公司牵头研制的试验车在上海临港试验线试验速度达121km/h,打破当时中低速磁浮列车运行速度世界纪录。

另一条技术路线是调整基于长定子直线电机的高速磁浮系统配置,使之按照中速运行。中车株机厂在同时开展长定子和短定子磁浮技术研发。2020年4月,其低速磁浮列车在长沙磁浮线试验速度突破160 km/h,创造了新的速度纪录;2022年3月,其中速磁浮列车在上海同济大学高速磁浮试验线上完成相关动态试验和系统联调联试。

(3)高速磁浮交通

相比轮轨技术,高速磁浮交通涉及的软件和相关控制、机械、电子、材料等核心技术在高速轨道交通产业体系中更有挑战性和代表性,其长产业链对国民经济和产业拉动作用较大,属于战略性技术。

600km/h高速磁浮工程化研究项目于2016年启动,具有完全自主知识产权的成套工程化系统2021年正式下线。该项目由中国中车股份有限公司、中车青岛四方公司牵头组建联合体,集合参与“十五”以来研究的30多家高校、科研院所和企业组成“产学研用”核心研发团队联合攻关产业化与工程化研究。在获得德国企业技术转移后,高效地集合与优化配置技术、资金、人员和工业设计、制造各类资源,快速实现磁浮技术成果的消化吸收,完成全系统、全速度级、全工况综合性能评估,标志着我国已基本掌握高速磁浮工程化能力,搭建了自主化产业链,具备开展高速线路试验验证的基础。基于此,国内部分省市开展了省级、城际高速磁浮交通线的预可行性分析。

(4)超高速磁浮交通技术

2022年4月,中国航天科工集团联合中北大学在山西大同正式开工建设超高速低真空管道磁浮交通系统项目山西省实验室暨大同(阳高)试验线,已完成试验基地和首期试验线基础建设、首段设备集成调试及全流程集成试验。该试验线瞄准4000km/h磁浮技术研发。同期,西南交通大学联合中车公司等单位协同攻关,自主研发设计、制造,共同开展高温超导磁浮交通工程化样车和试验线的工程化研究,2021年1月13日在成都正式启用世界首条高温超导高速磁浮工程化样车及试验线,其验证段全长165米,预期运行速度目标值大于600km/h。

综上所述,本阶段磁浮技术创新研究的特点是高速稳扎稳打、低速继续突破、超高速新探索、中速机遇凸显,且同一个速度梯级有多种技术路径和制式同步研究,呈现了“百花齐放”的盛况。各种速度的技术都有其应用范围,最终生命力留待市场选择。

(二)基于知识产权战略的装备系统创新研发

以专利为代表的知识产权是高新技术产业和企业的生命线。在我国进一步扩大和深化改革开放的新时期,更需要基于并善于运用国际知识产权规则开展科学技术研究和推进产业化。作为从零开始的整系统高端装备创新研发,上海磁浮公司从磁浮上海线建设和“十五”期间的国产化研究,以及后续的关键技术和装备研究开发,都以知识产权作为指引和保障,开展系统的知识产权战略管理,以此为重大工程建设、国产化创新和工程化研究导航和护航。国家磁浮中心与上海磁浮公司在“十五”研究中优先启动了知识产权战略研究,全过程指导和支持技术创新工作。高速磁浮的发展历程,是技术研发与知识产权管理融合的全过程。

创新研发需要多方面力量协同配合,特别是涉及高精尖技术的重大装备系统更是如此。图/中新社

国家磁浮中心组织的知识产权战略管理,大致经历了三个阶段。第一阶段是磁浮上海线建设初期,从一次被动的磁浮轨道专用材料的合作谈判及专利诉讼中开启知识产权工作。历时近三年,最终在对方提出的诉讼中胜诉,提高了国内研发人员的知识产权意识,并启动知识产权工作规划。

第二阶段是结合“十五”高速磁浮重大科技专项,逐步开展系统的知识产权战略管理。建立较为完善的知识产权制度;跟踪和了解国内外有关常导高速磁浮技术的相关专利,及时掌握国际上相关领域技术发展的现状和趋势,掌握竞争对手情况;建立磁浮系统技术标准;建立专业系统的专利数据和信息分析系统平台,以最大程度地利用先进技术支持研发工作。

第三阶段是主动布局,逐步掌握知识产权主动权。既开展知识产权战略研究,也基于专利信息研究分析平台开展专利技术分析,逐步在系统技术、部分关键技术和设备领域积累了有价值的研究成果,逐步攻克“卡脖子”的核心技术,并未雨绸缪,在国内外同时开展专利布局,努力抢占知识产权高地。对前述经历过专利诉讼的材料技术继续组织研究攻关,支持国内企业成为当前国际上最大规模和最高技术水平的该种材料生产企业。这只是其中一个实例。通过积极主动的策略运用,逐步构建了涵盖整个高速磁浮系统技术的专利布局体系,可为后期磁浮工程和产业化提供保障。

(三)磁浮交通系统技术创新绩效

对高速磁浮而言,“十五”和“十一五”阶段的研究实现了“从无到有”和“从有到优”;随后,“十二五”期间稳固了磁浮上海线零部件国产化的技术能力,均为推进“十三五”600km/h高速磁浮工程化研发奠定了坚实基础。其中,磁浮上海线和同济大学高速磁浮试验线建成,提供了从全系统测试到核心装备工程化试验的重要平台,也是600km/h高速磁浮开展达速试验及工程化验证的最佳试验设施。整体来说,自2000年以来的磁浮交通系统技术创新,在国家给予的持续支持和引导下,全体参研单位齐心协力、开放融合、自立自强,实现了系列性创新突破,可以说是高端技术装备系统创新的较好范例。

磁浮交通技术的研发,一开始就较好地考虑了体系性研发的总体思路和框架顶层设计。一是基于磁浮上海线示范运营,验证常导高速磁浮交通系统的成熟度、可靠性、经济性、可施工性;二是同步筹建国家磁浮交通工程技术研究中心,定位为研发基地、试验基地、产业化推广基地和人才培养基地、对外合作和技术咨询服务的窗口、国家磁浮交通技术标准化与设备检测检验的国家委托执行机构,推广其应用并形成相应规范标准,推进未来运用和发展;三是围绕系统技术、经济、工程、产业、环境、安全、国土空间等组织开展高速磁浮交通在我国的适用性研究,为决策参考提供科学依据;四是结合磁浮上海线工程建设与研究,从甄选出的核心技术、关键技术和装备入手,构建磁浮交通系统技术谱系,形成系统技术国产化研发的指导性框架;五是建设1:1足尺工程化系统实验平台,选址于同济大学建设“三个一”综合试验基地,为将来开展系统测试与调试提供基础环境条件。

做好这些整体性规划的时间是2000年到2002年,新型举国体制的提出是近十年之后,但彼时围绕来自全国的企业集团、高校和科研院所参与的高速磁浮交通系统技术与工程化协同创新,以及多个承担宏观到具体职能的管理部门的统筹、支持和协调,已经初步显现了新型举国体制整体框架和范式的雏形。

(四)发展和前瞻

当前我国已全面建成小康社会,正向全面建成社会主义现代强国的第二个百年奋斗目标迈进,人民群众将会有更快、更安全、更舒适的多样化出行需求。2002年在讨论京沪高速磁浮通道时,国内有专家提出,我国的综合交通体系可以构建由“飞机+高速磁浮+高铁/铁路+汽车”等组成的多层次、立体化、复合型交通模式。时隔近20年,2021年印发的《国家综合立体交通网规划纲要》提到:“研究推进超大城市间高速磁悬浮通道布局和试验线路建设”,从技术上验证和确立了之前专家们的思考:在民航和高铁网络基础上,在主要城市间再复合一个高速磁浮骨干交通系统,是对客运综合交通网络的优化与完善。这也是改善交通系统碳结构、支持实现碳中和目标的一项积极措施。

磁浮上海线项目一开始就定位为“示范运营线”,在规划设计时已经考虑到远期进一步推广应用的需求,其线路技术、牵引和运行控制技术等完全具备演示并拓展成为多站、多区间长大干线系统的全部功能,能够演示长大线必须的分区交接和网络化运营技术,有意识地设置了小半径、大倾角、高爬坡、跨越并跟随高速公路走线等考验车辆功能的多种复杂场景;国内20余年在高速磁浮交通系统技术的积累,已经为建设高速磁浮交通网络奠定了较为扎实的技术标准、知识产权、系统设计、工程建设、装备制造、运营组织与运行维护的系统化、规模化和产业化能力基础。

三、新型举国体制下关于技术创新研发的思考

我国开展磁浮交通技术研究已经30余年,但最主要的系统技术创新、工程应用和产业成果集中在最近的20年。如同其他的重大装备研究项目,磁浮交通技术研发及发展也经历了跌宕起伏的过程,呈现螺旋式上升的特征,整体上逐步走向成功。这个过程中有很多值得思考、总结和讨论的经验,也是新型举国体制在具体创新研发与产业化进程中不可避免的实际场景和可借鉴的典型案例。

(一)重大科技和工程研究需要厘清三组关系

毫无疑问,磁浮交通系统的创新研究主要属于重大科技和工程问题,而不是基础科学研究,需要厘清以下三组关系。

一是针对全系统技术创新与关键技术突破的缓急问题。“卡脖子”的技术都是核心技术或关键技术,对高端装备系统而言,关键技术攻关非常重要也非常紧迫,首先要做好体系性研发的顶层设计和全方位准备,理顺整体规划和技术路线,然后进行重点攻关、逐个突破。高速磁浮重大科技专项的成功组织,得益于一开始就较为完善的顶层设计和系统规划;而同样是在上海,作为国内较早规划的由龙阳路到临港的中低速磁浮工程,因由上海市支持的重大科研项目未能实现全部攻关目标,工程项目实施最后无果而终,较为可惜。

二是系统集成与科研管理的区分与融合。针对装备系统的创新研发本身就是一项系统工程,尽快掌握和具备全系统规划设计能力即系统集成能力是关键,也代表整体能力和水平。重大专项需要按照系统工程的思维组织科研管理,但系统管理不是系统集成,二者在整个重大专项实施过程中既有区分,又需要紧密结合、共同作用。磁浮上海线建设时,外方完成全部可行性研究;在磁浮沪杭线建设前期,已转变为由中方牵头组织全部工程可行性研究,外方由系统集成商与总体设计单位,转变成为零部件供货商。这一上一下的变化,体现的是中方团队在国家重大专项研究支持下技术能力和水平的全方位提升,特别是系统集成、系统规划与设计能力的提升。

三是创新研发、工程应用和产业培育应联动发展。三者实际上是不可硬性分割的闭环,在市场需求导向下,三者相辅相成,成为推动重大装备研发与市场化的共同力量。即使在新型举国体制下,市场需求也是需要考虑的首要前提条件,无论该需求是关于经济发展,还是针对国家安全等特殊领域。产业培育和发展是目标,创新研发是实现路径,工程应用是催化剂与检验尺。长沙磁浮工程较好地实现了这一点,基于湖南省较为雄厚的铁路与轨道交通产业基础,以及既有的磁浮研究团队的长期积累,通过以一条线拉动产业培育,进而提升和完善整个系统技术研发与制造水平,并进一步拓展至新项目和新线路的应用。在此过程中,实现技术水平提升、产业培育发展以及创新研发的良性循环。

很重要的一点是,支持创新研发和工程化、产业化的综合测试基地及试验环境极其重要,其甚至不仅仅是加速器,而是起着孵化器的作用,对科技创新及产业转化的成功起到决定性作用。无论日本花费高代价建设作为高速磁浮中央新干线工程线路之一部分的山梨试验线,还是美国Hyperloop在内华达州建设的试验线,以及国内各高校、企业建设的几条磁浮试验线,包括大同的超高速磁浮试验线、同济大学的常导高速磁浮试验基地和磁浮上海线、国防科大和中车唐山公司内的低速磁浮试验线、中车株机厂和中车青岛四方公司内的组装线等,都是研发和设计、制造、集成调试、产品型式试验和检测,以及工程化系统综合测试与试验等必不可少的科研基础设施。德国Emsland常导高速磁浮试验场的拆除,标志着德国磁浮系统技术领先时代的终结。从这一点上看,由于各方面原因未能圆满解决涉及科研资产、创新研发等需要的“部地协同”“校企协同”机制问题,导致上海临港中低速磁浮综合试验基地被拆除。这是非常遗憾的。

(二)举国体制与协同创新

举国体制在国内外都曾发挥重要作用。例如,我国“两弹一星”时期的中央专委会、美国的国防先进研究计划署(DARPA)等,在特定的历史时期和阶段都承担过特定的任务和使命。

新型举国体制的客观环境和条件与过去实施举国体制时有较大差异。例如,目标或宏观激发阈值由保证国家安全为主转向保障国家发展和安全;组织形式和模式从行政指令调度为主转向以市场机制和行政组织相结合;宏观科研创新背景已转变成正处于“全球化”和“逆全球化”等百年未有之大变局的进程中,全球技术创新和产业协作格局亦正在重新断裂、分割、并合与重组,并不断演进;数字化时代的到来,提供了新的路径选择和新挑战,等等。但举国体制在特定条件下无疑是“集约式创新”,在当下和将来无疑仍然有实施的必要,只是需因事制宜、因地制宜、因时制宜。因此,最需要的是进一步取长补短,汲取举国体制的优点、优势和经验,在新时期进一步完善和发扬光大。

创新研发需要多方面力量协同配合,特别是涉及高精尖技术的重大装备系统更是如此。但是在完全市场机制作用下,市场和资本的逐利本性和研发过程中所需要的奉献性投入以及产出的不确定性和长期性,往往是有冲突的,并直接影响创新结果与绩效。实施新型举国体制的目标和最大贡献,一是统一和集中决策,避免决策分散;二是强化协同、提升组织效率,避免各自为政、力量分散;三是统筹与协调资源调配,确保目标实现,避免资源瓶颈或浪费。总体上说,就是集中力量办大事。

协同创新或创新过程中的协同合作,不是靠行政指令能够完成的,在创新研发的专业组织管理和行政指令调度之间,应该有明确的界限,确保专业的人做专业的事。实施新型举国体制,必然有特定的重大目标和特别的紧迫性,否则无需从举国层面动员人力物力财力。更多的时候,需要重大科技专项能够在各参研单位之间得到协调与平衡,形成外部的协同效应、内生的协同能力才是最重要的。磁浮重大专项研究过程中曾出现在没有牵头组织单位情况下,由科研主管部门直接组织整个创新研究工作的情况。最后,事实证明由一家较为权威的单位牵头组织整个项目研究更好。这也体现了重大科研项目协同创新的必要性和牵头单位的重要性。

(三)开放式创新与共享机制

当今是开放式创新的时代。经过几十年的全球化发展,经济、科技、人文、教育和人才的深度交流与合作,逐渐形成了一个世界性的开放式创新网络平台。跨国企业基于产业链优化所构建的、在全球布局的从规划、研发、设计到生产制造和售后服务的体系网络,进一步强化了开放式创新网络在各国之间的快速构建,并逐步磨合形成较为完善的开放式创新体制机制与共同认可的规则。

重大科技项目需要开放式创新,更需要共享。开放式创新最终也必须面临科研成果特别是知识产权成果如何共享与分担的分配机制问题。这一点在重大科技项目或者创新研发中同样存在。良好的成果共享与分配机制能够进一步促进科研团队与科研人员之间的合作与融合,提升创新的效率和效果,但如果激励不善,则适得其反。在整个磁浮系统技术研发的过程中,开放式研究创新和知识产权成果分配一直是各参研单位关注的热点和焦点,也一直在不断优化完善。

(四)组织体系与创新活力

组织是项目管理成败的决定性因素,科研创新也不例外。我国的核潜艇项目在初期启动时,也是由于组织与决策管理问题,长期没有实质性进展,后来纳入举国体制内实施才得以成功。重大科技项目的创新研究,由于存在不同技术路径的结果不确定性和需要开展科技攻关的实质性投入,开放、开明、灵活的项目组织与管理体系尤为重要,否则难以激发各项目团队和参研人员的创新活力。在磁浮系统研发过程中发现,央企、地方国企、集体企业、民企、高校、科研院所等不同所有制和不同运行体制的创新研发主体在不同的组织体系中,创新活力存在一定的差异。这也可为其他重大科技项目提供参考和借鉴。

(五)自主创新与自主知识产权

知识产权已经成为全球各国公认的规则。即使在百年未有之大变局的进程中,或面临部分国家谋求技术脱钩的情况下,知识产权也同样重要和必不可少。知识产权的创造、管理、保护和运用等各个环节,应该完全融入自主创新研发的全过程。同时,也要从全系统研发的整体绩效出发,做好知识产权的权益分配机制设计。磁浮系统技术研发的成功,包括高速磁浮技术和中低速磁浮技术,都深深得益于研发前期知识产权工作前瞻性的整体工作规划。

实际上,目前国内企业,甚至部分大型企业集团的知识产权管理水平,还有待提升。不同所有制和规模的企业,知识产权管理水平和能力差异也较大。自主知识产权既是自主创新的目标,也是其保证。一方面,在紧密跟踪全球最新专利技术的过程中,学习、吸收既有的技术思想和方案,可为创新研发提供非常好的借鉴和指导。另一方面,有效地规避研发和后期产业化过程中不必要的知识产权风险,以及闭门造车所导致的无效研发投入,并有助于集中优势资源投入研发工作;同时,以构建覆盖全系统的专利技术体系为目标,也能够有效指导系统技术研发与关键技术的重点攻关。

在创新研发中,要处理好自主创新和自主知识产权的关系。近年来,国家知识产权局取消了对专利在申请阶段的费用资助,究其原因,是此前的专利资助政策直接降低了发明人的创新成本,同时与无价值专利申请量暴增有直接相关性,甚至有滋长恶意申请专利的部分效用。据2005年的一项测算,某市在知识产权的资助政策方面,一项发明专利所获得的国家级、市级和区级资助费用,可以基本覆盖近20年的专利申请成本,甚至还略有结余。而自主创新更重要的是取得能够自我掌握、不受别人知识产权限制或控制的新技术、新装备系统,在全球化的今天,应该是基于拥有自主知识产权的自主创新。因此,自主创新应该是目的,自主知识产权是自主创新的前提和保证,自主创新不能闭门造车。但是,自主知识产权不能作为创新的目标,否则是舍本逐末。对自主创新来说,过程和结果都很重要,甚至同样重要;对自主知识产权来说,需要的是结果,可以有过程,但如果没有自主创新的基底支撑,则缺少实际的法律和市场价值。

本研究得到上海市多网多模式轨道交通协同创新中心支持,并得到吴祥明教授、陈小鸿教授指导和国内部分磁浮专家、同事支持,一并致谢。

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