发明创造名称：高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台
外观设计名称：
决定号：201173
决定日：2020-01-10
委内编号：1F248873
优先权日：
申请（专利）号：201510996948.1
申请日：2015-12-28
复审请求人：中南大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：王波
合议组组长：张礅
参审员：崔朝利
国际分类号：G05B23/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求要求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，且其他现有技术未给出将上述区别技术特征应用于该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，同时也没有充分证据或理由表明上述区别技术特征为本领域公知常识，且该区别技术特征的存在使得该技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510996948.1，名称为“高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中南大学，申请日为2015年12月28日，公开日为2016年03月23日。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门于2018年01月24日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：CN104950878A，公开日2015年09月30日；
对比文件2：CN104536303A，公开日2015年04月22日；
驳回决定所依据的文本为申请日2015年12月28日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-7页、说明书附图第1-2页，以及2017年08月07日提交的权利要求第1-5项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，所述高速列车牵引传动控制系统包括牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、传感器、牵引传动控制单元TCU，其特征在于，实时故障仿真平台包括实时仿真器、故障注入单元FIU、实物牵引传动控制单元TCU、实时数据采集与监控单元；所述实时仿真器包括PC-dSPACE与实时仿真软件，用于牵引传动控制系统中各部件正常模型与故障模型的仿真，以及实时仿真监控；所述故障注入单元FIU包括虚拟与实物两个部分，用于在信号层面实现对牵引传动控制系统中的各部件各类故障的故障注入和电平转换；所述实物牵引传动控制单元TCU用于实现反馈信号解算，控制信号PWM的产生，以及对牵引传动控制系统的保护功能；所述实时数据采集与监控单元，用于实时仿真状态监控，以及对整个平台的数据监测、存储控制、历史数据查看；其中，所述故障注入单元FIU由故障注入命令接口、故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口、电平转换模块、工作负载与故障库组成，用于在信号层面实现对牵引传动控制系统中的各部件各类故障的故障注入/模拟；当故障注入单元FIU为虚拟形式时，所述故障注入命令接口为RTI，且不需要对输入输出信号进行电平转换，所述故障注入控制器、信号调理模块、工作负载与故障库均由上位机软件完成，并下载至DS1007，对部件模型中的各信号进行故障注入；当故障注入单元FIU为实物形式时，所述故障注入命令接口为以太网接口；所述工作负载与故障库由上位机软件选择完成；所述故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口、电平转换模块均由实物电路组成，用于在物理层实现对数字信号的短/断路故障注入，并控制信号的串/并行阻抗和叠加噪声；用于在电气层进行各类故障注入，调节电气信号的幅度与阈值、信号的占空比，并控制外部信号对正常信号进行叠加，或替换原有正常信号。
2. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，所述PC-dSPACE中包括DS1007CPU板、DS5203FPGA板、DS4004数字I/O板、DS2103多通道高精度的D/A板，用于牵引传动控制系统中各部件正常模型与故障模型的仿真；
所述DS1007CPU板完成对牵引传动控制系统中实时性要求较低的部件模型实时仿真，并通过20Mb/s传输速率PHS高速总线与外围接口板卡进行数据交换、控制信号采集或系统状态变量输出，对I/O接口板提供30Mb/s传输速率，多至64个PHS总线中断，2个处理器板同时进行模型解算，通过高速光纤接口进行数据交换，传输速率>1.25Gbit/S；
所述DS5203FPGA板，由Xilinx的Virtex-5系列FPGA构成，它提供了6路AD，6路DA及16路数字IO通道，完成对牵引传动控制系统中实时性要求高的部件模型实时仿真；
所述DS4004数字I/O板具有96路双向数字I/O口，输入电压为TTL电平，完成PC-dSPACE I/O信号传输功能；
所述DS2103多通道高精度的D/A板，具有32路并行的D/A和14位的分辨率，其输出 电压范围可通过编程设定为±5V。
3. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，所述实时仿真软件包括模型开发软件RTI与综合管理软件Controldesk，用于模型开发以及对PC-dSPACE中的实时仿真进行综合管理监控；
所述模型开发软件RTI用于在Matlab/Simulink中图形化建模方式建立I/O模型，完成对PC-dSPACE中板卡的选定，生成模型代码，编译下载并启动实时模型仿真；
所述综合管理软件Controldesk软件用于实现实时仿真过程的综合管理监控。
4. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，实时仿真器分成Master与Slave两个仿真单元，每个仿真单元由一块DS1007CPU板与一块DS5203FPGA板卡构成，板卡间仅交换电压、电流与速度数据；Master仿真单元用于整流器模型、中间直流回路模型和牵引变压器模型的计算，Slave仿真单元用于逆变器模型和牵引电机模型的计算。
5. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，
所述故障注入命令接口用于接收上位机的故障注入命令，同时上传故障注入单元当前的工作状态；
所述工作负载与故障库包含牵引传动控制系统中的牵引变流器、牵引电机、传感器和牵引控制器各类故障注入/模拟基准，以及各部件正常模型与故障类型实时仿真参数；所述的牵引变流器故障注入基准所提供的故障类型包括功率器件和无源元件的失效故障和电气外特性衰退现象；所述的牵引电机故障注入基准所提供的故障类型包括转子断条故障、定子匝间短路故障、气隙偏心故障和端环断裂故障；所述的传感器故障注入基准所提供的故障类型包括电压、电流和速度传感器的偏差、漂移、冲击、精度下降、周期性干扰、增益、开路、短路、卡死和非线性死区故障；所述的牵引控制器故障注入基准所提供的故障类型包括模拟信号I/O模块、数字信号I/O模块和存储模块的错误逻辑状态/硬损伤；
所述故障注入控制器根据上位机故障注入控制指令，加载工作负载与故障库，确定故障仿真参数；控制开关选择外部故障信号fe或内部故障信号fi；若选择内部故障信号，则控制产生内部故障信号fi，生成特定故障信号f(·)；控制是否叠加噪声Ns；
所述信号调理模块将生成的特定故障信号f(·)与注入点处的注入前正常信号Xo进行信号调理，生成故障注入信号Xf；具体地：
步骤1：根据用户需要，将所生成的特定故障信号f(·)与注入点处的注入前正常信号Xo进 行信号叠加或信号相乘运算，生成中间故障注入信号为：
Xf1＝X0 f(·) (1)
或者：
Xf2＝X0*f(·) (2)
步骤2：将正常信号Xo、特定故障信号f(·)以及中间故障注入信号Xf1,Xf2，进行逻辑运算，选择所需的故障注入信号Xf′：
X′f＝sel{X0,f(·),Xf1,Xf2} (3)
式中sel{}表示在Xo、f(·)、Xf1和Xf2中选择任一所需的故障注入信号Xf′作为信号调理的输出；
步骤3：确定生成的故障注入信号Xf′是否需要叠加噪声，并生成故障注入信号Xf作为最终输出：
Xf＝X′f (Ns) (4)
式中 (Ns)表示可根据实际情况和用户需要，选择是否叠加噪声信号Ns；
所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换；
所述故障注入单元FIU虚拟形式，与部件模型一起，下载至实时仿真器的DS1007CPU板卡中，实现牵引传动控制系统中各部件各类故障的故障注入/模拟；
所述故障注入单元FIU实物形式，连接在实物TCU与PC-dSPACE之间，在外部信号层面实现对牵引传动控制系统中各部件各类故障的故障注入/模拟，并完成TCU与PC-dSPACE之间不同类型信号之间的电平转换。”
驳回决定认为：1）权利要求1请求保护一种高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，对比文件1公开了一种高速列车牵引传动控制半实物故障仿真系统，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）所述故障注入单元FIU由故障注入命令接口、故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口、电平转换模块、工作负载与故障库组成，用于在信号层面实现对牵引传动控制系统中的各部件各类故障的故障注入/模拟；当故障注入单元FIU为实物形式时，所述故障注入命令接口为以太网接口；所述工作负载与故障库由上位机软件选择完成；所述故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口、电平转换模块均由实物电路组成，用于在物理层实现对数字信号的短/断路故障注入，并控制信号的串/并行阻抗和叠加噪声；用于在电气层进行各类故障注入，调节电气信号的幅度与阈值、信号的占空比，并控制外部信号对正常信号进行叠加，或替换原有正常信号。故障注入单元包括虚拟部分；当故障注入单元FIU为虚拟形式时，所述故障注入命令接口为RTI，且不需要对输入输出信号进行电平转换，所述故障注入控制器、信号调理模块、工作负载与故障库均由上位机软件完成，并下载至DS1007，对部件模型中的各信号进行故障注入；（2）实时数据采集与监控单元。对于区别（1），一部分属于本领域常用技手段，另一部分被对比文件2公开并给出结合启示；对于区别（2），属于本领域常用技手段。因此在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域技术人员常规选择得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此该权利要求所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性；2）权利要求2-5的附加技术特征或被对比文件1、对比文件2所公开，或属于本领域技术人员的常用技术。因此，权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年04月13日向国家知识产权局提出了复审请求，并提交了基于原始申请文件进行修改的权利要求书，具体修改内容为，权利要求1中增加技术特征“其中，所述故障注入单元FIU的实物部分和虚拟部分都包括由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的工作负载与故障库，且实物部分和虚拟部分还分别包括：在所述故障注入单元FIU的虚拟部分中，包括：RTI的故障注入命令接口，由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的故障注入控制器和信号调理模块，且在部件模型中的各信号进行故障注入时不需要对输入输出信号进行电平转换；在所述故障注入单元FIU的实物部分中，包括：以太网接口的故障注入命令接口，由实物电路组成的故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块，用于在物理层实现故障注入；其中，所述故障注入单元FIU的实物部分连接在实物TCU与PC-dSPACE之间，所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换”；权利要求5中删除技术特征“所述故障注入单元FIU由故障注入命令接口、故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口、电平转换模块、工作负载与故障库组成，用于在信号层面实现对牵引传动控制系统中的各部件各类故障的故障注入/模拟”、“所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换”、“连接在实物TCU与PC-dSPACE之间”；删除权利要求6；权利要求7中删除技术特征“所述故障注入命令接口为以太网接口；所述工作负载与故障库由上位机软件选择完成”，将技术特征“所述故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口、电平转换模块均由实物电路组成，用于在物理层实现对数字信号的短/断路故障注入，并控制信号的串/并行阻抗和叠加噪声”修改为“所述故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块还用于控制信号的串/并行阻抗和叠加噪声”；同时适应性修改权要求序号。
复审请求人认为：1）设有实物的牵引传动控制单元TCU，且该TCU与对比文件1中的DCU两个完全不同；2）故障注入单元FIU融合了实物部分和虚拟部分，FIU集成了硬件故障注入和软件故障注入的功能，并合理对他们的共性进行了资源的统一利用；对比文件1未公开故障注入单元FIU的内部结构；基于对比文件2，本领域技术人员所能想见的仅限于将硬件故障注入方式替换为软件故障注入方式，无法也无动机去进一步延伸至：在一个仿真系统中，同时兼容硬件注入故障方式和软件故障注入方式；3）设有实时数据采集与监控单元，用于实时仿真状态监控，以及对整个平台的数据监测、存储控制、历史数据查看。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年05月07日依法受理了该复审请求，并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后，专利复审委员会成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年02月03日向复审请求人发出复审通知书，并指出：1）权利要求1请求保护一种高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，对比文件1公开了一种高速列车牵引传动控制半实物故障仿真系统，权利要求1与对比文件1的区别在于：故障注入单元FIU包括虚拟与实物两个部分，在所述故障注入单元FIU的虚拟部分中，包括：RTI的故障注入命令接口，由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的故障注入控制器和信号调理模块，且在部件模型中的各信号进行故障注入时不需要对输入输出信号进行电平转换；在所述故障注入单元FIU的实物部分中，包括：以太网接口的故障注入命令接口，由实物电路组成的故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块，用于在物理层实现故障注入；所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换。对于区别，部分属于本领域常用技手段，部分被对比文件2公开并给出结合启示。因此在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域常用技手段得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此该权利要求所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性；2）权利要求2-4、6的附加技术特征或被对比文件1所公开，或属于本领域技术人员的常用技术。因此，权利要求2-4、6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3）针对请求人的意见进行答复。
复审请求人于2019年03月18日提交了意见陈述书，在权利要求1中增加技术特征“其中，DS1007与DS5203组成一个仿真单元，同时进行数学模型的并行实时解算；虚拟FIU在DS1007中进行计算，通过对正常信号调理产生故障注入信号，模型计算所需要的参数与故障注入信号由PHS总线进行传输；根据系统中实时性和运算精度要求，将实时性与运算精度要求高的牵引电机模型电气部分和逆变器模型下载至DS5203 FPGA中进行仿真；将实时性与运算精度要求相对低的牵引电机模型机械部分与牵引变压器模型下载至DS1007 CPU板卡中进行仿真，将变流器整体都放入DS5203 FPGA进行仿真”，将权利要求2合并入权利要求1中并做了适应性修改，删除了权利要求2，适应性地修改了其他权利要求的序号和引用关系。
复审请求人认为：1）对比文件1中实物部分并不能与对比文件2中的虚拟方式进行结合，对比文件1中具有两个CPU，仅交换电流电压数据，对比文件1中仅是通过合理分配硬件资源进行仿真，对比文件2中的故障类型、对象完全不同，故障模型在CPU板卡中解算，运行速度受限。2）DS1007与DS5203组成一个仿真单元； 根据系统中实时性和运算精度要求，将实时性与运算精度要求高的牵引电机模型电气部分和逆变器模型下载至DS5203 FPGA中进行仿真；将实时性与运算精度要求相对低的牵引电机模型机械部分与牵引变压器模型下载至DS1007 CPU板卡中进行仿真，将变流器整体都放入DS5203 FPGA进行仿真；采用Verilog语言，速度快精度高。
合议组于2019年07月17日再次向复审请求人发出复审通知书，并指出：1）权利要求1请求保护一种高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，对比文件1公开了一种高速列车牵引传动控制半实物故障仿真系统，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）故障注入单元FIU包括虚拟与实物两个部分，在所述故障注入单元FIU的虚拟部分中，包括：RTI的故障注入命令接口，由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的故障注入控制器和信号调理模块，且在部件模型中的各信号进行故障注入时不需要对输入输出信号进行电平转换； 在所述故障注入单元FIU的实物部分中，包括：以太网接口的故障注入命令接口，由实物电路组成的故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块，用于在物理层实现故障注入；所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换。（2）DS1007与DS5203同时进行数学模型的并行实时解算；虚拟FIU在DS1007中进行计算，通过对正常信号调理产生故障注入信号，模型计算所需要的参数与故障注入信号由PHS总线进行传输；根据系统中实时性和运算精度要求，将实时性与运算精度要求高的牵引电机模型电气部分和逆变器模型下载至DS5203 FPGA中进行仿真；将实时性与运算精度要求相对低的牵引电机模型机械部分与牵引变压器模型下载至DS1007 CPU板卡中进行仿真，将变流器整体都放入DS5203 FPGA进行仿真。对于区别（1），一部分属于本领域常用技手段，另一部分被对比文件2公开并给出结合启示；对于区别（2），其属于本领域常用技手段。因此在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域常用技手段得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此该权利要求所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性；2）权利要求2-3、5的附加技术特征或被对比文件1所公开，或属于本领域技术人员的常用技术。因此，权利要求2-3、5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3）针对复审请求人的意见进行了回应。
复审请求人于2019年09月02日提交了意见陈述书，删除权利要求1中以下技术特征：“所述DS1007 CPU板通过20Mb/s传输速率PHS高速总线与外围接口板卡进行数据交换、控制信号采集或系统状态变量输出，对I/O接口板提供30Mb/s传输速率，多至64个PHS总线中断，2个处理器板同时进行模型解算，通过高速光纤接口进行数据交换，传输速率>1.25Gbit/S；所述DS5203 FPGA板，由Xilinx的Virtex-5系列FPGA构成，它提供了6路AD，6路DA及16路数字IO通道；所述DS4004数字I/O板具有96路双向数字I/O口，输入电压为TTL电平，完成PC- dSPACE I/O信号传输功能；所述DS2103多通道高精度的D/A板，具有32路并行的D/A和14位的分辨率，其输出电压范围可通过编程设定为±5V；”。将权利要求4的附加技术特征合并入权利要求1中。复审请求人认为：本申请中的故障信号在信号层面实现故障注入和电平转换。对比文件2中的故障的注入手段与本申请根本不同，其虽然加入了故障信号，但是通过修改程序或者编制故障程序（软件故障）和修改硬件连接（硬件故障）来模拟故障，所以其根本不存在从故障库下载后输入的调制后故障信号的可能，因为其故障信号并不是从信号层面加载的，调制信号也没有任何意义，更加不可能通过调制信号将故障分为各种不同的分类加入故障库（所述工作负载与故障库内的具体内容）并分别确定调制方式并根据情况进行选择。
修改后的权利要求书如下：
“1. 一种高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，所述高速列车牵引传动控制系统包括牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、传感器、牵引传动控制单元TCU，其特征在于，实时故障仿真平台包括实时仿真器、故障注入单元FIU、实物牵引传动控制单元TCU、实时数据采集与监控单元；所述实时仿真器包括PC-dSPACE与实时仿真软件，用于牵引传动控制系统中各部件正常模型与故障模型的仿真，以及实时仿真监控；所述故障注入单元FIU包括虚拟与实物两个部分，用于在信号层面实现对牵引传动控制系统中的各部件各类故障的故障注入和电平转换；所述实物牵引传动控制单元TCU用于实现反馈信号解算，控制信号PWM的产生，以及对牵引传动控制系统的保护功能；所述实时数据采集与监控单元，用于实时仿真状态监控，以及对整个平台的数据监测、存储控制、历史数据查看；
其中，所述故障注入单元FIU的实物部分和虚拟部分都包括由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的工作负载与故障库，且实物部分和虚拟部分还分别包括：
在所述故障注入单元FIU的虚拟部分中，包括：RTI的故障注入命令接口，由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的故障注入控制器和信号调理模块，且在部件模型中的各信号进行故障注入时不需要对输入输出信号进行电平转换；
在所述故障注入单元FIU的实物部分中，包括：以太网接口的故障注入命令接口，由实物电路组成的故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块，用于在物理层实现故障注入；
其中，所述故障注入单元FIU的实物部分连接在实物TCU与PC-dSPACE之间，所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换；所述PC-dSPACE中包括DS1007 CPU板、DS5203 FPGA板、DS4004数字I/O板、DS2103多通道高精度的D/A板，用于牵引传动控制系统中各部件正常模型与故障模型的仿真；其中，DS1007与DS5203组成一个仿真单元，同时进行数学模型的并行实时解算；虚拟FIU在DS1007中进行计算，通过对正常信号调理产生故障注入信号，模型计算所需要的参数与故障注入信号由PHS总线进行传输；
根据系统中实时性和运算精度要求，将实时性与运算精度要求高的牵引电机模型电气部分和逆变器模型下载至DS5203 FPGA中进行仿真；将实时性与运算精度要求相对低的牵引电机模型机械部分与牵引变压器模型下载至DS1007 CPU板卡中进行仿真，将变流器整体都放入DS5203 FPGA进行仿真；
所述故障注入命令接口用于接收上位机的故障注入命令，同时上传故障注入单元当前的工作状态；
所述工作负载与故障库包含牵引传动控制系统中的牵引变流器、牵引电机、传感器和牵 引控制器各类故障注入/模拟基准，以及各部件正常模型与故障类型实时仿真参数；所述的牵引变流器故障注入基准所提供的故障类型包括功率器件和无源元件的失效故障和电气外特性衰退现象；所述的牵引电机故障注入基准所提供的故障类型包括转子断条故障、定子匝间短路故障、气隙偏心故障和端环断裂故障；所述的传感器故障注入基准所提供的故障类型包括电压、电流和速度传感器的偏差、漂移、冲击、精度下降、周期性干扰、增益、开路、短路、卡死和非线性死区故障；所述的牵引控制器故障注入基准所提供的故障类型包括模拟信号I/O模块、数字信号I/O模块和存储模块的错误逻辑状态/硬损伤；
所述故障注入控制器根据上位机故障注入控制指令，加载工作负载与故障库，确定故障仿真参数；控制开关选择外部故障信号fe或内部故障信号fi；若选择内部故障信号，则控制产生内部故障信号fi，生成特定故障信号f(·)；控制是否叠加噪声Ns；
所述信号调理模块将生成的特定故障信号f(·)与注入点处的注入前正常信号Xo进行信号调理，生成故障注入信号Xf；具体地：
步骤1：根据用户需要，将所生成的特定故障信号f(·)与注入点处的注入前正常信号Xo进行信号叠加或信号相乘运算，生成中间故障注入信号为：
Xf1＝X0 f(·) (1)
或者：
Xf2＝X0*f(·) (2)
步骤2：将正常信号Xo、特定故障信号f(·)以及中间故障注入信号Xf1,Xf2，进行逻辑运算，选择所需的故障注入信号X′f：
X′f＝sel{X0,f(·),Xf1,Xf2} (3)
式中sel{}表示在Xo、f(·)、Xf1和Xf2中选择任一所需的故障注入信号X′f作为信号调理的输出；
步骤3：确定生成的故障注入信号X′f是否需要叠加噪声，并生成故障注入信号Xf作为最终输出：
Xf＝X′f (Ns) (4)
式中 (Ns)表示可根据实际情况和用户需要，选择是否叠加噪声信号Ns；
所述故障注入单元FIU虚拟形式，与部件模型一起，下载至实时仿真器的DS1007 CPU 板卡中，实现牵引传动控制系统中各部件各类故障的故障注入/模拟；
所述故障注入单元FIU实物形式，在外部信号层面实现对牵引传动控制系统中各部件各类故障的故障注入/模拟，并完成TCU与PC-dSPACE之间不同类型信号之间的电平转换。
2. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，所述实时仿真软件包括模型开发软件RTI与综合管理软件Controldesk，用于模型开发以及对PC-dSPACE中的实时仿真进行综合管理监控；
所述模型开发软件RTI用于在Matlab/Simulink中图形化建模方式建立I/O模型，完成对PC-dSPACE中板卡的选定，生成模型代码，编译下载并启动实时模型仿真；
所述综合管理软件Controldesk软件用于实现实时仿真过程的综合管理监控。
3. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，实时仿真器分成Master与Slave两个仿真单元，每个仿真单元由一块DS1007 CPU板与一块DS5203 FPGA板卡构成，板卡间仅交换电压、电流与速度数据；Master仿真单元用于整流器模型、中间直流回路模型和牵引变压器模型的计算，Slave仿真单元用于逆变器模型和牵引电机模型的计算。
4. 根据权利要求1所述的高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，其特征在于，当故障注入单元FIU为实物形式时，所述故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块还用于控制信号的串/并行阻抗和叠加噪声；用于在电气层进行各类故障注入，调节电气信号的幅度与阈值、信号的占空比，并控制外部信号对正常信号进行叠加，或替换原有正常信号。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在2019年09月02日答复复审通知书时，提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，该修改符合专利法第33条的规定。本复审决定以2019年09月02日提交的权利要求第1-4项，申请日2015年12月28日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-7页、说明书附图第1-2页为基础作出。
2、专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指同申请日以前已有的技术相比，该发明有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型有实质性特点和进步。
如果一项权利要求要求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，且其他现有技术未给出将上述区别技术特征应用于该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，同时也没有充分证据或理由表明上述区别技术特征为本领域公知常识，且该区别技术特征的存在使得该技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具备创造性。
具体到本案：
1）权利要求1请求保护一种高速列车牵引传动控制系统实时故障仿真平台，对比文件1公开了一种高速列车牵引传动控制半实物故障仿真系统，并具体公开了（说明书第34-47段、附图1-4）： dSPACE实时仿真器中包含牵引传动控制系统中的设备模型(变压器、整流器、中间回路、辅助变流器、辅助逆变器、逆变器和电机等模型)，其中隐含公开了牵引传动控制系统中包含有相应设备（变压器、整流器、中间回路、辅助变流器、辅助逆变器、逆变器和电机），还包括有电压、电流检测信号，隐含公开了牵引传动控制系统中包括相应的传感器，还包括有牵引传动控制单元DCU；基于dSPASE的牵引传动控制半实物故障仿真系统包括dSPACE实时仿真器、故障注入系统FIS（其中包括有故障注入单元FIU、上位机（相当于实时数据采集与监控单元））和实物牵引传动控制单元DCU，上位机配备有dSPACE专属监控软件Controldesk，该监控软件可实时监测并记录仿真系统的数据；dSPACE实时仿真器中除了包含牵引传动控制系统中的设备模型，还包含故障注入所需要的部分故障模型。FIS包括故障注入单元FIU（相当于实物部分）、接口调理板和上位机，FIS系统用于故障注入控制，由上位机控制仿真对象模型、故障模型的选取，通过FIU单元，经过接口调理板，分别对与各个仿真对象进行物理层与电气层的故障注入，接口调理板负责dSPACE仿真器与故障注入单元FIU或实物DCU以及与I/O操作面板之间信号的转换和调理；实物牵引传动控制单元DCU接收IGBT故障反馈信号、电压检测信号、电流检测信号、速度传感器信号并且发送PWM信号，即用于实现反馈信号解算，控制信号PWM的产生，以及对牵引传动控制系统的保护功能；上位机（相当于实时数据采集与监控单元）配备有dSPACE专属监控软件Controldesk，该监控软件可实时监测并记录仿真系统的数据（相当于可进行数据监测、数据存储、数据查看）。
上位机安装有Matlab/Simulink，用于牵引传动系统数学模型的搭建、编译和下载，上位机控制仿真对象模型、故障模型的选取，dSPACE实时仿真器中包含牵引传动控制系统中的辅助负载模型和故障模型（相当于由上位机软件完成并可下载的工作负载和故障库）。
所述故障注入单元FIU连接在实物牵引传动控制单元DCU与dSPACE实时仿真器之间。
PC-dSPACE实时仿真器包括DS1007处理器板、DS5203 FPGA板、DS4004数字I/O板、DS2103多通道高精度的D/A板，用于牵引传动控制系统中各部件正常模型与故障模型的仿真；其中，DS1007与DS5203组成一个仿真单元。
各接口板卡与处理器板卡通过PHS总线连接。
权利要求1和对比文件1的区别技术特征为：（1）故障注入单元FIU包括虚拟与实物两个部分，在所述故障注入单元FIU的虚拟部分中，包括：RTI的故障注入命令接口，由上位机软件完成并可下载至PC-dSPACE的故障注入控制器和信号调理模块，且在部件模型中的各信号进行故障注入时不需要对输入输出信号进行电平转换；
在所述故障注入单元FIU的实物部分中，包括：以太网接口的故障注入命令接口，由实物电路组成的故障注入控制器、信号调理模块、输入输出接口和电平转换模块，用于在物理层实现故障注入；
所述电平转换模块用于PC-dSPACE与实物TCU之间不同类型信号的电平转换。
（2）DS1007与DS5203同时进行数学模型的并行实时解算；虚拟FIU在DS1007中进行计算，通过对正常信号调理产生故障注入信号，模型计算所需要的参数与故障注入信号由PHS总线进行传输；
根据系统中实时性和运算精度要求，将实时性与运算精度要求高的牵引电机模型电气部分和逆变器模型下载至DS5203 FPGA中进行仿真；将实时性与运算精度要求相对低的牵引电机模型机械部分与牵引变压器模型下载至DS1007 CPU板卡中进行仿真，将变流器整体都放入DS5203 FPGA进行仿真；
（3）所述故障注入命令接口用于接收上位机的故障注入命令，同时上传故障注入单元当前的工作状态；
所述工作负载与故障库包含牵引传动控制系统中的牵引变流器、牵引电机、传感器和牵 引控制器各类故障注入/模拟基准，以及各部件正常模型与故障类型实时仿真参数；所述的牵引变流器故障注入基准所提供的故障类型包括功率器件和无源元件的失效故障和电气外特性衰退现象；所述的牵引电机故障注入基准所提供的故障类型包括转子断条故障、定子匝间短路故障、气隙偏心故障和端环断裂故障；所述的传感器故障注入基准所提供的故障类型包括电压、电流和速度传感器的偏差、漂移、冲击、精度下降、周期性干扰、增益、开路、短路、卡死和非线性死区故障；所述的牵引控制器故障注入基准所提供的故障类型包括模拟信号I/O模块、数字信号I/O模块和存储模块的错误逻辑状态/硬损伤；
所述故障注入控制器根据上位机故障注入控制指令，加载工作负载与故障库，确定故障仿真参数；控制开关选择外部故障信号fe或内部故障信号fi；若选择内部故障信号，则控制产生内部故障信号fi，生成特定故障信号f(·)；控制是否叠加噪声Ns；
所述信号调理模块将生成的特定故障信号f(·)与注入点处的注入前正常信号Xo进行信号调理，生成故障注入信号Xf；具体地：
步骤1：根据用户需要，将所生成的特定故障信号f(·)与注入点处的注入前正常信号Xo进行信号叠加或信号相乘运算，生成中间故障注入信号为：
Xf1＝X0 f(·) (1)
或者：
Xf2＝X0*f(·) (2)
步骤2：将正常信号Xo、特定故障信号f(·)以及中间故障注入信号Xf1,Xf2，进行逻辑运算，选择所需的故障注入信号X′f：
X′f＝sel{X0,f(·),Xf1,Xf2} (3)
式中sel{}表示在Xo、f(·)、Xf1和Xf2中选择任一所需的故障注入信号X′f作为信号调理的输出；
步骤3：确定生成的故障注入信号X′f是否需要叠加噪声，并生成故障注入信号Xf作为最终输出：
Xf＝X′f (Ns) (4)
式中 (Ns)表示可根据实际情况和用户需要，选择是否叠加噪声信号Ns；
所述故障注入单元FIU虚拟形式，与部件模型一起，下载至实时仿真器的DS1007 CPU 板卡中，实现牵引传动控制系统中各部件各类故障的故障注入/模拟；
所述故障注入单元FIU实物形式，在外部信号层面实现对牵引传动控制系统中各部件各类故障的故障注入/模拟，并完成TCU与PC-dSPACE之间不同类型信号之间的电平转换。
权利要求1实际解决的技术问题是：如何更好地注入故障和合理分配运算硬件资源，如何调制多种故障信号，以及具体如何下载故障信号并在信号层面实现故障注入和电平转换。
对于上述区别技术特征（1），对比文件1已公开了故障注入单元FIU具有实物部分。对比文件2公开了一种故障注入方法，其中公开了（说明书第3-5、30-34段）：故障注入方式从实现手段上分为硬件故障注入和软件故障注入。硬件故障注入主要是通过附加硬件设备将故障注入到系统的硬件中，不影响工作负载程序，一般可以把故障均匀地注入到芯片内部。软件故障注入则是通过修改存储器或寄存器内容来模拟硬件或软件故障的发生，通常可通过改变软件执行的指令系统、数据，或在软件中预设故障程序等方法来实现。以及采用RTW和dSPACE提供的工具自动完成目标系统的实时代码的生成、编译、链接和下载，通过将故障仿真模型下载为目标板上可运行的程序。再用dSPACE自身提供的FIU故障注入系统（相当于故障注入单元FIU虚拟部分）可以实现向信号注入断路、线间短路和对地短路等硬件故障的模拟，其作用也是更好地注入故障，与上述区别技术特征作用相同。即对比文件2给出了硬件故障注入和软件故障注入的各自特点和以虚拟方式在正常信号流输入中加入故障注入信号的启示，因此本领域技术人员容易从对比文件2得到启示，根据具体故障注入的需要，在对比文件1中的故障注入单元中同时包含虚拟和实物两个部分来实现虚拟故障和实物故障的注入。
至于虚拟部分和实物部分的具体构成，对于本领域技术人员而言，由于虚拟故障注入采用软件方式实现，不需要实物电路，本领域技术人员可在上位机进行软件设计并下载至dSPACE，其中的故障注入控制器和信号调理模块作为控制功能模块和信号处理运算模块，本领域技术人员也可采用软件实现。上位机与dSPACE之间故障注入命令接口可采用系统内部的RTI通信接口，虚拟故障注入是通过改变数据内容来模拟故障的发生，无需进行物理信号的电平转换也是本领域技术人员容易想到的。
对比文件1已公开了故障注入单元FIU具有实物部分，本领域技术人员可合理设计其中的控制单元、信号调理单元、IO接口和电平转换，这是常规的实际电路构成方式，进行单元总体控制、信号运算处理、输入输出和信号电平匹配。上位机与实物故障注入单元FIU之间采用以太网通信，也是常用网络通信技术。
对于上述区别技术特征（2），对比文件1中公开了DS1007处理器板卡与DS5203 FPGA板之间通过PHS总线连接。本领域技术人员为了合理优化运算资源，可设计处理器板卡与处围数字逻辑电路实现并行运算，并通过连接总线进行信号传输，这是常规处理器板卡与外围板卡的系统构成方案。至于将虚拟FIU在DS1007中进行计算，这是根据虚拟FIU的运算环境需要可实现的合理选择，DS1007作为处理器板卡，本领域技术人员可合理将虚拟FIU下载于DS1007中运行。另外DS5203 FPGA板作为数字逻辑电路相对于DS1007的处理器电路具有更优的数字信号处理能力，将实时性和运算精度要求较高的相关模型在数字逻辑电路中运行，以及将实时性和运算精度要求较低的相关模型在处理器电路中运行，这是本领域技术人员基于对器件运算能力和模型运算需求两者相互匹配能合理设计的技术方案。
对于上述区别技术特征（3）所表明的调制信号处理算法内容，并没有在对比文件1、2中公开，目前也没有充足的证据表明其为本领域常用技术，并且能带来有益的技术效果，进行实时故障仿真时，无需编写程序无需改变硬件结构，为高速列车牵引传动控制系统的功能验证提供安全可靠的故障注入/模拟/仿真与测试，具有较强的适用性。综上所述，本领域技术人员在以上对比文件的基础上获得权利要求1的技术方案并不是显而易见的，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
2）、在权利要求1具备创造性的情况下，其从属权利要求2-4也具备创造性，符合专利法第22条第3款的有关规定。
3、对于驳回决定和前置意见的回应
驳回决定和前置意见中认为：对比文件2中公开了在正常信号流输入中加入故障注入信号，其它有关故障注入类型 、信号处理、转换和传输的特征是本领域技术人员为了实现故障注入而经常采用的手段。
合议组认为：对比文件2中虽然加入了故障信号，但是通过修改程序或者编制故障程序（软件故障）和修改硬件连接（硬件故障）来模拟故障，其不存在从故障库下载后输入调制后故障信号，其故障信号并不是从信号层面加载的，无需实施调制信号，更不会将故障分为各种不同的分类加入故障库并分别确定调制方式并根据情况进行选择。即对比文件2没有给出关于区别技术特征3）的调制信号处理算法内容的技术启示。并且目前也没有充足的证据表明区别技术特征3）的调制信号处理算法内容为本领域常用技术，并且其能带来有益的技术效果，进行实时故障仿真时，无需编写程序无需改变硬件结构，为高速列车牵引传动控制系统的功能验证提供安全可靠的故障注入/模拟/仿真与测试，具有较强的适用性。
基于以上事实和理由，合议组做出如下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年01月24日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原专利实质审查部门在本复审请求审查决定确定的文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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