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轨道交通装备产业特别是高铁产业在当前时代经济发展中是中国的重要基石产业。该产业在前人积极引进吸收国外技术的努力下得到迅猛发展，形成了一系列的自主创新成果并显示出巨大的市场潜力和高附加值。国民经济和社会发展“十三五”规划明确指出，在未来综合交通运输体系的现代化建设进程中，除了要大力发展城际、城市轨道交通网络之外，还应当加快推进高速铁路成网以实现横贯东西、纵贯南北、内畅外通的综合运输大通道的整体建设。
作为综合交通运输体系的骨干和主要交通方式之一，铁路既是国民经济大动脉、关键基础设施和重大民生工程，也是中国未来经济新常态的一个重要发展方向，实现该产业的持续稳定发展对于中国国力发展及综合实力的增强都具有重要意义。对于中国铁路产业的未来，中国铁路总公司总经理特别顾问何华武院士认为，实现基础设施互联互通是带动“一带一路”建设的必要条件，也是构建人类命运共同体的重要物质基础。这也决定了中国铁路产业“走出去”是正当其时和大有可为的。
由此可以看出，在推进“一带一路”建设等新的时代背景之下，中国铁路产业特别是高铁产业的发展应当具有国际视野并紧密结合国家需求。然而，在当前极速发展的黄金时期，中国高铁的“走出去”不仅面临着亟待解决的技术难题以及国际同领域企业的竞争，还不得不应对例如中美贸易摩擦的贸易壁垒和政治摩擦。为高铁产业制定完备的战略规划能够为中国高铁产业链走向全世界提供有力的支持和帮助。
经修订的《中长期铁路网规划（2016—2030）》对未来铁路网的建设规划做出了详细说明，预期到2025年国内铁路网的建设规模将达到17.5万千米以上，其中高速铁路在3.8万千米左右。这是中国在新时期建设“八纵八横”高速铁路网的宏伟蓝图。短期内的快速发展给中国高铁产业带来的问题就是，国内可用于修建高铁的土地是有限的，另外民众对于高铁的需求会趋于饱和，中国高铁的建设里程逐步走向上限。显然将发展目标停留于国内难以实现高铁产业的可持续发展。而对于许多其他国家而言，其本国的铁路系统仍处于较为落后的状态，引进高铁不仅能够实现其国内铁路系统的升级，还能够创造就业机会、带动经济发展。因此，中国高铁产业需要面向国际市场的发展规划。
对于高速铁路，国际铁路联盟（UIC）的定义较为复杂。它并不限定单一的某种类型的高速铁路线路，而是将其定义为与高速铁路相关的众多铁路系统所包含的一系列元素集合，包括基础设施（新线设计速度250千米/小时以上，提速线路速度200千米/小时至220千米/小时）、高速动车组和运营条件。
中国对“高速铁路”的定义是，新建设计开行250千米/小时（含预留）及以上动车组列车，初期运营速度不小于200千米/小时的客运专线铁路。
高速铁路的应用与发展势必给传统铁路行业带来巨大变革，促使国家铁路系统实现更新换代。在新时期的很长一段时间内，高速铁路将与普速铁路共存直至实现对其的完全替代。实现普速与高速铁路的协调发展具有重要意义。“一带一路”倡议沿线国家的发展情况各不相同，而中国自身也正处于铁路系统升级的过程中，因此要保障不同代际的铁路技术发展能够满足沿线国家对铁路技术引进的不同需求，从而为“一带一路”沿线国际铁路通道的连接打好基础。
在高速铁路产业链中，整个技术主体可以被细分为九大核心技术领域，即车体、受电弓、连接器、门窗、信号系统、转向架、制动装置、铁轨和座椅等。
其中轨道技术作为核心技术之一，是高铁线路建设的首要环节，在整个产业链中具有举足轻重的地位。铁路轨道一般分为有砟轨道和无砟轨道两类，在高速铁路中通常使用的是后者，因为其具有结构稳定、维护成本低、寿命长等特征。
尽管高铁在国内已取得了一定的成功，但这种成功并不意味着在“走出去”过程中就能轻易地简单复制和再现。
在世界各国轨道交通运输领域中，高速铁路相关的轨道交通装备产业的发展已有长远历史并具有不可忽视的国际市场地位。而随着经济全球化的进一步深化，传统轨道交通装备巨头经过兼并、合资等方式，最终形成了西门子-阿尔斯通集团、庞巴迪、川崎重工等几家跨国垄断寡头。
这些轨道交通巨头公司是中国高铁“走出去”的主要竞争对手。中国高铁的“走出去”进程正在被同行业竞争对手所密切关注。就目前的海外项目成果而言，虽然中国的高铁产品在性价比上具有绝对优势，但整体落地的高铁建设项目并不多。自从“一带一路”倡议正式被提出以来，已经开工且真正采用中国标准和技术的海外高铁项目仅有中泰高铁项目和印度尼西亚雅万高铁项目，已完成的高铁项目如沙特麦麦高铁、土耳其伊安高铁以及已经开工的匈塞铁路采用的是国际通用标准或是欧盟标准。除此之外，还有一些高铁项目目前仍在洽谈中。
因此，对于我国高铁产业而言，要在保持国内产业发展的同时实现整体产业的“走出去”，需要认真考虑产业总体发展战略的规划和执行，重点加强专利布局和技术标准建设，以积极应对激烈的国际化竞争以及复杂国际环境所带来的挑战。
如何为高铁产业制定专利竞争规划并提供相应的决策参考是本书计划解决的现实问题。这一问题涉及产业组织战略管理的相关研究理论。这些相关理论具体如下。
（1）创新理论
创新理论（Innovation Theory）首次由美国经济学家熊彼特提出，他将创新定义为把资源按照多种特定方式进行组合并产生新价值的过程。
按照这一定义，创新是建立在物质基础上的一类过程。这和另一个概念“创造”有一定的区别，主要体现在：创造指的是“从无到有”，可以指代一类过去没有而现在有的事物；而创新的概念范围更广，既可以包括创造这一概念，也可以指代在已有事物上通过变换等手段产生新事物的过程。创新理论在工业经济领域中得到了新的发展。新产品和新的生产技术是工业创新的产物，而市场则是这一过程背后的推手，对新产品和新技术的迫切需求能够大大加速创新的过程。
美国管理学家德鲁克指出，技术的系统性变革会促进技术进步速度的提升和技术传播的效果，最终大大提高产业的生产力。
越来越多的学者注意到创新对于社会发展所带来的重要影响，并通过他们的研究促使政府在制定规划与政策的过程中考虑科技创新方面的内容。
（2）竞争优势理论
竞争优势理论起源于古典经济学。亚当·斯密的绝对优势理论认为，劳动成本的差异使得成本低的国家在国际贸易中具有优势。
在其基础上，英国古典经济学家大卫·李嘉图进一步提出了比较优势贸易理论，认为一个国家在国际贸易中应专业化生产和出口其具有更大优势和更小劣势的商品。
后来克鲁格曼在其研究中提出了规模经济贸易理论，认为生产规模扩大时，单位产品成本的递减产生了成本优势，由此导致了专业化出口并促进了国际贸易。
1919年瑞典经济学家赫克舍尔和其学生俄林提出了“资源要素禀赋说”，又称“H-O模型”。该理论假设只有劳动力和资本作为生产要素，一个国家在国际贸易中会主要出口利用其相对充裕和便宜生产要素的商品，而进口其相对缺乏和昂贵生产要素的商品。
这些理论之后被应用在跨国公司研究中。海默、金德贝格等人提出了垄断优势理论，提出跨国公司在海外投资具有垄断优势。巴克莱、卡森、拉格曼等人提出了跨国公司的一般理论即内部化理论，解释了为什么和在何种情形下，在国外投资是一种比出口产品和转让许可证更为有利的经营方式。波特在已有理论的基础上，进一步发展了产业竞争优势理论。他在《竞争战略》中提出了的竞争力分析“五力模型”，即五种力量通过影响价格、成本和投资来决定产业的营利能力。他在《竞争优势》中阐述了企业可以选择和推行三种基本战略以创造和保持竞争优势的方法，并建立了“价值链分析模型”。他在《国家竞争优势》中认为国家应当创造良好的经营环境和支持性制度，以确保投入要素高效使用和更新换代，并建立了“钻石理论模型”。
（3）生命周期管理理论
生命周期管理理论来源于生态学概念，反映的是某个生命体从产生到被淘汰的整个过程。目前对“生命周期管理”并没有统一的概念，但这一观念却早已体现在多个领域中，如企业生命周期、产品生命周期以及技术生命周期等。企业生命周期的概念最早由美国管理学家爱迪思于1989年提出。在标准的生命周期分析中，整个周期过程被分解为萌芽、成长、成熟、衰退、消亡等几个阶段。
特别是在国际贸易和区域经济中，由于技术发展存在差异，各国或各个企业在国际市场中所表现出的竞争优势也各不一样。
实践中生命周期管理已形成了一套机制，包括生命周期的评价、解释、应用等。
例如在环境管理领域，国际标准化组织于1993年6月成立了负责环境管理的技术委员会TC207。该委员会负责制订生命周期评价标准，先后发布了一系列的环境生命周期管理标准，包括原则和框架、目的和范围、生命周期清单、影响评价、评价解释、应用实例等。生命周期分析主要有两种方法：一是根据既定模式来分析发展过程，如企业发展、产品销售、技术研发等生命周期的分析等；二是观察时间演变中出现的特定情况，如需求生命周期分析。
（4）战略路线图相关理论
产业的发展离不开切实有效的理论工具支撑，为了快速将战略分析应用于决策，一些研究机构和学者开始尝试用路线图的方式来解构战略问题，因而形成了相应的战略路线图，而在科技创新政策领域使用得最多的则是技术路线图和专利路线图。早在20世纪70年代，美国的汽车产业开始流行使用技术路线图（Technology Roadmap，TRM）并将其应用到汽车产品辅助设计和研发管理活动中，以应对日本、欧洲快速发展的汽车产业的竞争。
[1]
1987年，Willyard和McClees共同发表的文章详细介绍了摩托罗拉公司内部对于技术路线图的运用以及具体操作流程，使得业界对于技术路线图开始有了系统和深入的了解，从而为技术路线图之后的相关研究发展做出了铺垫。
[2]
后来摩托罗拉的成功证明了，在企业中应用技术路线图能够帮助企业实现技术演进的加速、准确定位技术发展方向以及全面挖掘客户潜在需求。这些重要功能最终帮助摩托罗拉有效地达到了降低各种成本、提升行业竞争优势、扩大市场份额以及指引企业发展战略等多方面目标。
摩托罗拉应用技术路线图的成功案例不仅引起了同行业各个企业的注意和效仿，而且随着经济和技术发展，技术路线图的相关理论和方法被引入许多新兴行业中，最终帮助这些产业实现了快速发展。国内方面广东省也注意到了技术路线图的应用发展趋势并大力加强这方面的应用。如，广东省制定了《广东省LED产业发展技术路线图》《广东省卫星导航产业技术路线图》等，以增强创新网络构建、与产学研协同创新并推动优势传统产业升级和战略性新兴产业的培育。
此外，广东省还注意将技术路线图与产业政策紧密结合，从而创新性地提出了对产业技术路线图的应用。例如，《广东省增材制造（3D打印）产业技术路线图》就是在贯彻落实广东省委、省政府《关于全面深化科技体制改革 加快创新驱动发展的决定》以及《加快广东省3D打印技术和应用产业发展实施方案》等政策的情境下产生的；该路线图帮助广东省3D打印行业取得了一系列重大成果，如突破关键技术瓶颈、开发出重大产品系列和装备、建成大批创新公共服务平台、组建了众多产业技术联盟等。
但随着新兴产业更加快速的发展，技术路线图的应用显现出一些不足。一般而言，技术路线图的制作通常围绕专家意见而展开，存在着较多的主观性和不确定性。为解决这些不足，在技术路线图的基础上，结合专利信息挖掘和分析技术，专利路线图的概念和方法得以产生。专利路线图的许多概念都是基于技术路线图的相关理论和方法发展而来的，由于发展时间较短目前还没有被产业界所了解，仍停留在理论阶段而缺乏实践应用。2015年韩国学者Jeong和Yoon提出了一种预测专利发展和规划专利战略的专利路线图构建方法；但这一专利路线图在许多方面仍存在着局限性，无法在产业中直接得到应用。 [3]
本研究得到了国家自然科学基金项目“引导技术创新的专利信息挖掘与分析技术研究”（编号：71072033）、国家社会科学基金项目“基于专利视角的面向企业技术创新风险管理的竞争情报预警研究”（编号：15BTQ047）、科技部委托项目“促进中美CERC创新合作及知识产权许可应用研究”、云南省科学技术院余翔院士工作站合作项目“稀贵金属材料领域知识产权研究咨询服务”、国家知识产权局委托项目“国家知识产权战略纲要实施十年评估知识产权国际合作专项评估”、2018年中国科学技术信息研究所—科睿唯安科学计量学联合实验室开放基金等资助。
本书旨在运用专利路线图的理论和方法为中国高速铁路轨道技术相关产业的“走出去”战略提供战略规划支撑和对策建议，此外为产业的主管部门制定产业发展规划及政策、确定重大科技项目的优先发展顺序提供决策依据，以及为产业中主要企业管理者制定企业发展规划、开展合作研发活动、优化配置研发投入资源提供支撑。高速铁路轨道技术相关产业发展的研究方法与结论，也可作为高铁产业其他技术领域制定专利路线图的参考。
本书重点围绕中国高铁产业“走出去”相关专利战略问题展开。此外，不仅仅是对于高铁产业，本书所提出的理论与实践问题同样可以作为其他新兴产业研究的参考，对实际的产业发展具有重要的理论意义和实践意义。随着新兴产业的快速发展，把握准确的发展方向、制定完善的行动方案并有效实施，是确保产业持久稳定发展的精益管理之道。从市场需求和产业发展目标出发，专利路线图的构建和应用能够快速而有效地整合各方面信息，科学而精确地总结出产业战略发展方向。本研究所产生的成果，一方面能够充实和完善专利路线图的理论体系框架，为下一步的研究奠定基础；另一方面能帮助产业界寻找发展方向，并为实现合理决策提供依据，具有较强的现实意义。