Řízení provozu vlaků na nádraží

Nabízím zde popis řízení provozu na nádraží, což můžete realizovat jako semestrálku. Zadání není závazné; můžete něco vynechat, něco přidat.

Podstatné součásti nádraží:

• koleje a segmenty trati – mohou být volné, nebo obsazené
• výhybky
• semafory

Vstupní signály:

• obsazení segmentu (přijíždí vlak), uvolnění segmentu (vlak který jsme pustili na trať už odjel)
• vlak vjel na nádraží (budou různé signály pro příjezd na první nebo na druhou kolej; rovněž bude signalizováno, zda vlak směřuje doprava nebo doleva)
• vlak odjel z nádraží (kolej je volná; různé signály jako výše)
• vlak chce odjet z nádraží

Výstupní signály:

• rozsvěcení světel na semaforech
• překlápění výhybek
• obsazení segmentu (když na něj pustíme vlak), uvolnění segmentu (když vlak vjede na nádraží)

Rozmyslete si, co budete reprezentovat jako stavy (vlak stojí na koleji) a na co použijete pomocné stavové proměnné (obsazení segmentů).

Jednoduchý příklad provozu by pak vypadal takto:

• dostaneme signál, že segment Seg₁ je obsazen (přijíždí vlak)
• za chvíli přijede vlak a vjede na kolej K₁
• buď na semaforu S₁ rozsvítíme červenou, nebo přehodíme výhybku V₁ dolů
• nastavíme, že segment Seg₁ je volný
• nějakou dobu se nic neděje
• vlak z koleje K₁ chce odjet (pamatujeme si, že přijel zleva, takže odjede doprava)
• vlak můžeme poslat jen na volný segment – ve stavovém automatu nemáme if, ale můžeme to elegantně obejít:
  • nechť true znamená, že segment je volný, respektive na semaforu svítí zelená, respektive výhybka je nastavena rovně; false samozřejmě obráceně
  • výhybku V₂ nastavíme podle toho, jestli je segment Seg₂ volný; tedy V₂ = Seg₂
  • na semaforu S₂ rozsvítíme zelenou, pokud je alespoň jeden ze segmentů volný; tedy S₂ = Seg₂ or Seg₃
• segment označíme jako obsazený:
  • segment Seg₂ bude obsazený v každém případě (buď už obsazený byl, nebo jsme tam poslali vlak); tedy Seg₂ = 0
  • segment Seg₃ byl možná volný a možná také volný zůstal; tedy Seg₃ = Seg₃ and V₂
• vlak odjede
• nějakou dobu se nic neděje
• dostaneme signál, že segment kam vlak odjel je volný

Snažte se zabránit situaci, kdy například na obou kolejích stojí vlaky směřující doleva a na segment Seg₁ přijede vlak. Vlak může před nádražím čekat, ale vlaky na nádraží by vždy měly mít kudy odjet.

Úlohu si můžete zjednodušit: Když vlak požádá o odjezd z nádraží, ale to zrovna není možné, nemusíte si jeho žádost pamatovat. Prostě vlak budete ignorovat a on po chvíli požádá znovu.