自動運転システム

flowchart TD

subgraph 自動運転
TrainController <--> StateManager
DiagramManager --> PathPlanner
PathPlanner <--> TrainController
DiagramManager <--> DB2[(diagram_db)]
DiagramManager <-->|"connect-web"| 管理画面
end

subgraph 状態管理
管理画面 <-->|"connect-web"| StateManager
EventHandler <-->|"connect"| StateManager
StateManager <--> DB1[(state_db)]
end

用語

プラレール企画で利用する用語の定義を説明する。

ここには2つのレイヤが存在し，列車の走行位置や閉塞の状態をグラフとして管理している仮想レイヤと，実際のプラレール上のストップレールのON/OFFやセンサーの情報を扱う物理レイヤが存在する。

それぞれのレイヤは完全に独立して機能して，物理レイヤの状態は仮想レイヤによって決定され，仮想レイヤの状態の更新は物理レイヤからの情報によって行われる。

仮想レイヤの用語

閉塞
現実の鉄道システムからの用語。鉄道の線路を区切る単位。閉塞内には一つの列車しか存在できない。閉塞内に列車が存在する状態を閉，存在しない状態を開という。
閉塞グラフ
閉塞の関係を表現した有向グラフ。閉塞をエッジ，駅をノードとして表現する。閉塞が閉となっている区間はエッジが存在せず，閉塞が開となっている区間はエッジが存在する。また，各ノードは駅の情報以外にその駅に停車している列車の情報を持つ。
上り線と下り線は別々のノードとして定義して一周するようなグラフであり，あるノードからあるノードへのパスが必ず存在する。
列車番号
それぞれの列車に対して一意に割り当てられる番号。列車の識別に用いる。
列車IDは各列車に貼り付けられるNFCのIDと一対一対応する。
駅のCapacity
駅に停車できる列車の数を示す。駅に存在するプラットフォームの数と一致する。

物理レイヤの用語

構内閉塞
駅に2つ以上のプラットフォームが存在する場合，その駅の閉塞は構内閉塞となる。構内閉塞は駅のCapacityと一致する。なお，構内閉塞は閉塞グラフには含まれない。
ストップレール
プラレールにおいて列車を停止させるために利用する特殊なレール。ストップレールのON/OFFを切り替えることで列車を停止させることができる。
NFCタグ
プラレールの車両に貼り付けるIDタグ。それぞれのタグには8byte?のIDが割り振られており，このIDと列車の番号の対応付けを行うことで列車の識別を行う。
NFCリーダー
プラレールにおいてNFCタグのIDを読み取るために利用するリーダー。それぞれのストップレールの下に設置しており，列車が停止したときにNFCタグのIDを読み取ることができる。
通過検知センサー
プラレールにおいて列車の通過を検知するために利用するセンサー。センサーのON/OFFを切り替えることで列車の通過を検知することができる。物理的にはマイクロスイッチを用いる。
ESP32
サーボモータの制御やNFCリーダー，通過検知センサーの制御を行うために利用するマイコン。Wi-Fiを用いて通信を行う。
サーボモータ
プラレールのストップレールを制御するために利用するモータ。指示をした角度へ回転する。

それぞれのサービスの機能

StateManager

現在の状態を管理するためのサービス。状態をデータベース上に保存して，他のサービスや管理画面からの要求に応じて状態の更新と取得を行う。
物理レイヤの状態と仮想レイヤの2つの状態を管理する。

DiagramManager

列車の目的地を決定するサービス。列車ごとに運行情報を管理して，TrainControllerからの要求に応じて目的地を返す。

PathPlanner

列車の経路を計算するサービス。経路情報のグラフを元にして，DFSによって現在の列車の位置から目的地までの経路を算出して返す。

TrainController

列車の運行を管理するためのサービス。列車の運行を管理するために必要な情報をStateMangerから取得して，PathPlannerによって計算された経路を元にして列車の運行を制御する。

EventHandler

列車が通過した場合と停車中の列車からNFCタグのIDを読み取った情報をMQTTを通して受け取り，その情報を元にしてStateManagerに対して状態の更新を要求する。

管理画面

現在の状態を確認するための管理画面。StateMangerから状態を取得して表示する。
また，DiagramManagerに対して運行情報の更新を要求することができる。

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