本报告以高速磁悬浮列车技术为主题，在定性资料调研和专家咨询的基础上，利用文献数据库，采用由面到点、由浅入深的分析思路对高速磁悬浮列车相关技术研究的整体国际研究态势和技术主题进行了分析，旨在分析目前该领域的国内外研究现状及技术热点，从而进一步展示中国在高速铁路通讯控制高速磁悬浮列车技术领域内的研发现状。 

　　磁悬浮列车依靠电磁吸力或者电磁斥力将列车悬浮于轨道上并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用直线电机驱动列车运行。由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，成为一种新型的载运工具。高速磁悬浮列车技术的研发兴起于20世纪七十年代，该技术在近十年发展迅速。作为铁路技术研发强国，德国、日本两个磁悬浮技术来源国在20世纪六七十年代开始建设磁浮线路，已经在该技术领域中显示了强大的技术研发实力，在基础研究及技术研发中保持领先。中国作为新兴的高速铁路技术研发国家，近几年开始建设磁浮线路，研发活动活跃、创新能力逐步增强，逐步赶超西方发达国家，已取得一定成果。近年来，“真空管道运输”作为高速磁悬浮列车技术的颠覆性技术，成为各国的研究热点。在中国，西南交通大学已建成真空管道超高速磁悬浮列车原型测试平台，在国际上处于领先地位。尽管真空管道磁浮技术目前仍处于研发和概念设计阶段，行业内对于安全性、可行性争议较大，但一旦技术达到成熟，未来将颠覆轨道交通模式。 

　　文献分析 

　　为检索出与“高速磁悬浮铁路建造关键技术”相关的研究与综述论文，根据用户提供的检索词，构建检索策略¹，在ISI Web of Science-SCI数据库中，共检索到1320篇论文（检索时间2018年9月）。其中，期刊论文（Article）1304篇、综述性论文（Review）16篇。并对检索出的数据采用TDA和Excel等工具进行分析，结果如下。 

　　1. 研究产出分析 

　　（1）年代分布 

　　从图中可以看出( 图1)，从20世纪70年代起全球开始关于磁悬浮技术在高速铁路列车应用的研究。1973年，日本三菱电子股份有限公司的研发人员开展了高速列车超导磁悬浮特性及推进的研究，此后的三十年该领域发表的论文呈稳定上升的趋势。2007年后，随着中国开始磁悬浮技术在高速铁路应用研究，该领域发表论文快速增长，在2017年发文量超过100篇。技术研发呈稳定上升趋势。 

图1 高速磁悬浮列车技术SCI论文年代分布 

　　（2）国家（地区）分布 

　　全球共有超过50个国家（地区）开展了高速磁悬浮列车技术的研究，其前十五位的国家（地区）排名见下图( 图2)。发文量前十位的国家（地区）分别是中国、韩国、日本、美国、中国台湾地区、德国、加拿大、意大利、澳大利亚、巴西和英国，上述前十位的国家（地区）在高速磁悬浮列车技术研究中的发文量占总量的85%以上。 

图2 高速磁悬浮列车技术SCI论文国家（地区）分布 

　　从国家（地区）角度看，中国在该主题的研究中占有绝对优势，其发文量占全部论文的34% ；位居第二位的是韩国，其发文量占全部论文的14%。从研究区域上看，亚洲在高速磁悬浮列车技术研发领域占有明显的优势，排名进入前十位的亚洲国家（地区）有中国、韩国、日本和中国台湾地区，占发文量的66%，其中中国、韩国和日本为高速磁悬浮列车技术研发的主要国家。 

　　（3）机构分布 

　　全球发表的关于高速磁悬浮列车技术的研究论文涉及的机构中前十五位机构见下表（表1），发文量排名前五位的机构依次是西南交通大学（SW Jiaotong Univ）、中国国防科技大学（Natl Univ Def Technol）、韩国弘益大学（Hongik Univ）、中国科学院（Chinese Acad Sci）和日本铁路技术研究所（Railway Tech Res Inst）。其中，西南交通大学的发文量为156篇，领先于其他研究机构，处于该研究领域的第一研究梯队；中国国防科技大学发文量为60篇，处于第二研究梯队；韩国弘益大学、中国科学院、日本铁道技术研究所、韩国成均馆大学（Sungkyunkwan Univ）、台湾大学（Natl Taiwan Univ）、韩国机械材料研究所（Korea Inst Machinery & Mat）及日本东京大学（Univ Tokyo）的发文量均在20篇以上，处于该研究领域的第三研究梯队。 

表1 高速磁悬浮列车技术SCI论文研究机构分布情况 

　　（4）期刊分布 

　　该主题发表论文涉及期刊超过200种，发文量最多的前五种期刊分别是：IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY （148 篇）、IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS （86篇）、PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS （57篇）、Journal of Superconductivity and Novel Magnetism（36篇）和ORGANIC ELECTRONICS （34篇）。 

表2 高速磁悬浮列车技术SCI论文发表期刊分布情况

　　2. 国家（地区）被引频次分析 

　　对全球发表的关于高速磁悬浮列车技术研究论文的被引频次进行分析，以国家（地区）进行累积加和，并计算其篇均被引频次（表3）。总被引次数和篇均被引次的高低说明研究的影响力大小，其中，总被引次数表示国家（地区）在该研究领域的影响力，篇均被引次数表示发表论文的被关注程度。 

表3 高速磁悬浮列车技术SCI论文国家/地区被引情况

　　从被引总频次来看，前十位依次是中国、美国、德国、日本、韩国、中国台湾地区、英国、加拿大、巴西和澳大利亚。中国总被引频次达3889次，领先于其他国家（地区）；但其篇均被引频次仅为8.6，排在世界第13位。平均被引频次最高的国家（地区）是德国，达30.46，领先于其他国家（地区）。中国论文总数排名及总被引频次均为世界第一，但是在发文篇均被引频次则排名第十三位，论文影响力落后于德国、西班牙、英国等欧美国家（地区）。 

　　以发文量前10位国家（地区）的国家名称、发文量和及其篇均被引频次三个指标作气泡图，气泡大小表示篇均被引频次高低。由图3可以直观看出，相对美国及西班牙、英国、意大利等欧洲发达国家，亚洲各国（地区）论文的篇均被引频次较低。 

图3 高速磁悬浮列车技术SCI论文前10个国家（地区）发文量-篇均被引频次分析 

　　3. 研究技术主题分析 

　　根据检索出的文献，通过VOSviewer分析工具对关键词进行分析，排除无效概念，将主题关键词进行筛选、聚类后，进行相关性分析，获得主题词相关关系图（图4）。从图中看出，有关高速磁悬浮列车技术的研究主要集中在磁悬浮技术的动力学、传导、发生设备等机理方面的研究。出现的高频关键词包括涉及动力学研究的震动（vibration）、磁浮力（levitation force）、高温超导体（high-temperature superconducto）；相关设备的二极管（Diodes）、传输（transport）、制造（fabrication）、稳定性（stability）等。 

图4 高速磁悬浮列车技术SCI论文主题分布 

　　4. 小结 

　　从20世纪70年代起全球开始关于磁悬浮技术在高速铁路列车应用的研究，近五年开始呈规模化发展。全球开展高速磁悬浮列车技术研究的国家超过50个国家（地区），中国是这方面研究最多的国家，在该领域研究发文排名第一。从机构角度来看，排名前五位的机构中有3 家来自中国，中国在该领域研究活跃，西南交通大学已成为中国在磁悬浮列车研发中的代表。从高速磁悬浮列车技术主要研究内容看，研究主要集中在磁悬浮技术的动力学、传导、发生设备等机理方面的研究，有关磁浮力、高温超导体、二极管、磁力传输、系统稳定性等方面的研究已成为国内外研究热点。 

　　专利分析 

　　在ISI Derwent Innovations Index（DII）数据库中²，共检索到2508条专利文献（检索时间2018年9月）。对检索出的数据采用TDA、DI和Excel等工具进行分析，结果如下。 

　　1. 总体情况分析 

　　（1）专利申请国家（地区）和时间分布 

　　从高速磁悬浮列车技术专利申请来看（图4），该技术最早可追溯到20世纪七十年代。进入1995年后，全球关于高速磁悬浮列车技术的专利申请量呈逐年稳步上升的态势。其中，2016年专利申请量达329件。申请量最多的前五位国家分别是中国、日本、德国、韩国和美国。其中，德国是最早开展高速磁悬浮列车相关技术研究的国家之一，1974年，德国西门子公司公开了“适用于高速车辆的电磁悬浮引导系统”的专利技术方案，率先开展了高速磁悬浮列车技术研发。 

图5 高速磁悬浮列车技术国内外专利申请时间演化图 

　　中国自1998年开始申请相关专利， 2003年后其专利年申请量超过日本，成为世界第一。中国的专利申请变化趋势与国际专利申请趋势大致相同。与文献分析部分不同，日本和德国进入了前三位排名。在高速磁悬浮列车技术研发中，日本和德国率先实现磁悬浮列车的高速运行，而中国和美国作为该技术的新兴国家，正在快速发展。 

　　（2）专利技术国家（地区）分布 

　　从专利技术的国家（地区）来源来看，中国的专利技术最多，超过一半（专利占比51%）的专利申请来自中国；其次是日本，占总数的16%。从专利技术的市场分布来看，专利主要分布于中国、日本、美国、欧洲和韩国。从图6和图7可以看出，高速磁悬浮列车相关技术主要掌握在中国、日本和德国手中，而该技术的应用市场集中在高速铁路路网密集的亚洲和欧洲地区。 

图6 高速磁悬浮列车专利技术来源国家（地区）分布 

图7 高速磁悬浮列车专利技术市场国家（地区）分布 

　　（3）主要申请人分析 

　　从检索结果看，有近4000多家机构和个人活跃在高速磁悬浮列车技术研发领域。专利申请数量位居前十位的机构中有6家为企业（表4），且多为跨国公司，科研机构和高校各有2家。其中来自中国的专利申请人5家，日本2家，德国2家，韩国1家。排名第一位的专利申请人为中国铁路建设重工集团有限公司，专利申请量为136件；西南交通大学排名第二，专利申请量133件；中国中车股份有限公司排名第三，专利申请量均为118件。 

表4 高速磁悬浮列车技术主题的主要专利申请人

　　分析专利持有时间和新专利申请量，可以看出竞争机构对于某一技术的技术领先持续度和最新的技术发展态势。在高速磁悬浮列车技术研发领域相关专利中，分析排名前十位机构的专利延续时间和近5年专利数量占总量的比例情况(见表4)能够看出，德国和日本的申请人在高速磁悬浮列车技术专利申请的延续时间超过约15年，其中德国西门子公司专利申请持续时间为41年，日本铁道综合技术研究所专利申请持续时间为24年，这2家机构在该技术领域具有先期的技术领先优势。 

　　同时，高速磁悬浮列车技术研发专利中近5年申请的专利占总专利数近35%，作为传统高速铁路技术的替代技术，磁悬浮列车的高速研发持续受到关注。特别是2003年后，相关专利申请相对集中。但是，各申请机构的发展态势并不相同。例如： 

　　• 排名第一的中国铁路建设重工集团有限公司专利申请延续时间最长仅为12年（2006~2018 年），但该公司在近5年专利占其专利总量比重高达98%，是高速磁悬浮技术领域内最活跃的研究机构； 

　　• 排名第二的西南交通大学，从1999年开始申请相关专利，是国内最早开展高速磁悬浮列车技术研究的机构，近5年专利占其专利总量的60%，为该领域内最为活跃的技术研发者并保持着较高的技术竞争力；该校设计研制的第二代高速真空管道高温超导磁浮系统已经完成第一阶段调试，使得中国在该技术领域处于世界领先水平。 

　　• 日本铁道综合技术研究所和德国西门子公司的专利申请延续时间分别为24年(1991~2015年) 和41年(1970~2011年)，但上述两家机构在近5年专利占其专利总量的3%，在该研究领域虽然保持技术领先，但是后续创新略显不足。 

　　（4）中国专利权人情况分析 

　　中国研发机构在高速磁悬浮列车技术研发申请专利的全球排位处于领先（见表5），排名前五位的机构分别是中国铁路建设重工集团有限公司、西南交通大学、中国中车股份有限公司、上海磁浮交通发展有限公司和上海磁浮交通工程技术研究中心。中国的研究机构进入该技术领域时间较短，但是保持着活跃的研发活动和技术创新力，专利申量逐年快速增长，在该技术领域具备一定的技术竞争力。 

表5 中国专利权人情况分析

　　（5）技术主题分析 

　　根据图8绘制的技术主题分布图，目前高速磁悬浮列车技术研发的专利申请内容集中在磁浮发生器、有效载荷舱、速度差异等方面。专利申请的热点内容包括：磁悬浮方向力（Direction:Force）、（Tube Speed）；列车导轨（Permanent:Magnet）以及线圈铁路（Coil:Railway）等技术方向。其中，真空管道超高速磁悬浮技术（图中红色技术点所示）研发集中在磁悬浮方向力的研究主题中。 

图8 高速磁悬浮列车技术领域专利申请布局 

　　2. 小结 

　　全球专利文献中关于高速磁悬浮列车技术领域的研究可以回溯到20世纪七十年代，进入1995年后，专利申请量呈逐年稳步上升的态势。中国在高速磁悬浮列车技术领域的研发起步较晚，但整体发展迅速。自1998年开始申请相关专利， 2003年后中国的专利年申请量超过日本，成为世界第一。但是，中国专利以本国申请为主，国际化程度相对不高。该技术的应用市场集中在高速铁路路网密集的亚洲和欧洲地区。 

　　在全球开展高速磁悬浮列车技术专利研究的机构中，日本铁道综合技术研究所和德国西门子公司虽然在该研究领域较早进行了技术布局，但是后续创新略显不足；中国的研发机构进入高速磁悬浮列车技术研发领域时间较短，但是已投入大批力量开展研发，已取得一定技术成果，如西南交通大学目前已掌握世界领先的真空管道高温超导磁浮技术。 

　　目前，高速磁悬浮列车技术的专利申请内容集中在磁浮发生器、有效载荷舱、速度差异等方面。其中，真空管道超高速磁悬浮技术研发集中在磁悬浮方向力的研究主题中，成为研发重点及热点。 

　　参考文献 

　　1 检索策略：主题= ((("Magnetic levitation" or "magnetic suspension" or "electromagnetic levitation" or "electromagnetic suspension" or MAGLEV or EML) and (train or transport* or vehicl* or haul*)) or hyperloop) 

　　2 检索策略：主题= ((("Magnetic levitation" or "magnetic suspension" or "electromagnetic levitation" or "electromagnetic suspension" or MAGLEV or EML) and (train or transport* or vehicl* or haul*)) or hyperloop)