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% Copyright 2019 Martin Scheidt (Attribution 4.0 International, CC-BY 4.0)
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\part{\IfLanguage{english}{Challenges}\IfLanguage{ngerman}{Aufgaben}}

\chapter{\IfLanguage{english}{First Stage}\IfLanguage{ngerman}{Erste Stufe}}
  \section{\IfLanguage{english}{Introduction to Driving Dynamics}\IfLanguage{ngerman}{Einführung Fahrdynamik}}
    \setup
      \begin{itemize}
        \IfLanguage{english}{
          \item A single train,
          \item Line with fields    $-2$ to $39$,
          \item Platform A at field $-2$ to $0$,
          \item Platform B at field $13$ to $15$,
          \item Platform C at field $37$ to $39$.
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item ein Zug,
          \item Strecke mit Feldern $-2$ bis $39$,
          \item Bahnsteig A am Feld $-2$ bis $0$,
          \item Bahnsteig B am Feld $13$ bis $15$,
          \item Bahnsteig C am Feld $37$ bis $39$.
        }
      \end{itemize}
    \task
      \IfLanguage{english}{ The train (on field $0$ towards $39$) stands still and has its shift lever at \SI{0}{\kilo\metre\per\hour}.}
      \IfLanguage{ngerman}{Der Zug (auf Feld $0$ in Richtung $39$) steht und hat seinen Schalthebel auf \SI{0}{\kilo\metre\per\hour}.}
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item If the train accelerates as much as possible, which field can it get to in \emph{nine} laps?
          \item How many laps are minimally needed, if the train stops at every station?
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Wenn der Zug maximal beschleunigt, bis zu welchen Feld gelangt er in \emph{neun} Runden?
          \item Wie viele Runden benötigt man minimal, wenn der Zug in jedem Bahnhof halten soll?
        }
      \end{enumerate}
      \IfLanguage{english}{Note the solution steps in a protocol!}
      \IfLanguage{ngerman}{Notiere die Lösungschritte in einem Protokoll!}
      % \begin{center}
      %   \IfLanguage{english}{Example for a protocol:}
      %   \IfLanguage{ngerman}{Beispiel für ein Protokoll:}
      %   \\
      %   \input{\ROOT/tables/example_protocol.tex}
      % \end{center}
    \task
      \IfLanguage{english}{ The train (on field $0$ towards $39$) just passes through the first station and has its shift lever on maximum speed.}
      \IfLanguage{ngerman}{Der Zug (auf Feld $0$ in Richtung $39$) fährt gerade durch den ersten Bahnhof durch und hat seinen Schalthebel auf der maximalen Geschwindigkeit.}
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item How many fields does the train need to come to a stop?
          \item How many laps are needed if the train shall leave the track completely without stopping?
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Wie viele Felder braucht der Zug, bis er zum Stehen gekommen ist?
          \item Wie viele Runden benötigt man, wenn der Zug ohne Halt die Strecke vollständig verlassen soll?
        }
      \end{enumerate}
      
  \newpage

  \section{\IfLanguage{english}{Sight and Braking Distance}\IfLanguage{ngerman}{Sicht- und Bremsweg}}
    \setup
      \IfLanguage{english}{Unknown line with different visibility conditions:}
      \IfLanguage{ngerman}{Unbekannte Strecke mit verschiedenen Sichtverhältnissen:}
      \\[0.5cm]
      \input{\ROOT/tables/visibility_conditions.tex}
    \task
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item What is the maximum speed for the train with very good visibility in order to stop in front of an obstacle in time?
          \item How many laps does it take to get safely to a station $12$ fields away under normal visibility conditions?
          \item How many fields far would you have to be able to see in order to drive \SI{160}{\kilo\metre\per\hour}?
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Wie schnell kann der Zug bei sehr gutem Sichtverhältnis maximal Fahren um vor einem Hindernis rechtzeitig anzuhalten?
          \item Wie viele Runden benötigt man minimal, um gefahrlos bei normalen Sichtverhältnissen in einem $12$ Felder entfernten Bahnhof zu gelangen?
          \item Wie viele Felder weit müsste man sehen können, um \SI{160}{\kilo\metre\per\hour} fahren zu können?
        }
      \end{enumerate}

\chapter{\IfLanguage{english}{Second Stage}\IfLanguage{ngerman}{Zweite Stufe}}
  \section{\IfLanguage{english}{Block Segmentation}\IfLanguage{ngerman}{Blockteilung}}
    \setup
      \IfLanguage{english}{One train and any length of line, with at least 3 complete blocks.
      A block consists of: visual point, distant signal, main signal, signal clearing point and clearing distance.}
      \IfLanguage{ngerman}{Ein Zug und eine beliebig lange Strecke, mit mindestens 3 vollständigen Blöcken.
      Ein Block besteht aus: Sichtpunkt, Vorsignal, Hauptsignal, Signalzugschlussstelle und Räumweg.}
    \task
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item Place the distant and main signals so that \SI{160}{\kilo\metre\per\hour} can be driven and bad visibility does not lead to impairment!
          \item How many laps is a block occupied with a train run minimally (complete blocking time)?
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Platziere die Vor- und Hauptsignale mindestens so, dass \SI{160}{\kilo\metre\per\hour} gefahren werden kann und schlechte Sichtverhältnisse nicht zur Beeinträchtigung führt!
          \item Wie viele Runden ist ein Block mit einer Zugfahrt minimal belegt (vollständige Sperrzeit)?
        }
      \end{enumerate}

  \section{\IfLanguage{english}{Traffic Flow}\IfLanguage{ngerman}{Verkehrsfluss}}
    \setup
      \begin{itemize}
        \IfLanguage{english}{
          \item Two different trains with different train dynamics.
          \item A track with at least 3 complete blocks.
          \item Trains enter the system at the beginning of the track. At the end of the track trains exit the system. The infrastructure before and after the line is neglected.
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Zwei verschiedene Züge mit unterschiedlicher Fahrdynamik.
          \item Eine Strecke, mit mindestens 3 vollständigen Blöcken.
          \item Am Anfang der Strecke brechen Züge ein. Am Ende der Strecke brechen Züge aus. Die Infrastruktur vor und nach der Strecke wird vernachlässigt.
        }
      \end{itemize}
    \task
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item How many laps are needed from the first train breaking in to the second train leaving if both trains are to run unimpeded and the \emph{fast} runs in front of the \emph{slow} train?
          \item How many laps are needed from the first train breaking in to the second train leaving if both trains are to run unimpeded and the \emph{slow} runs in front of the \emph{fast} train?
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Wie viele Runden werden benötigt vom Einbruch des ersten Zuges bis zum verlassen des zweiten Zuges, wenn beide Züge behinderungsfrei fahren sollen und der \emph{schnelle} vor dem \emph{langsamen} Zug fährt?
          \item Wie viele Runden werden benötigt vom Einbruch des ersten Zuges bis zum verlassen des zweiten Zuges, wenn beide Züge behinderungsfrei fahren sollen und der \emph{langsame} vor dem \emph{schnellen} Zug fährt?
        }
      \end{enumerate}

\newpage
\chapter{\IfLanguage{english}{Third Stage}\IfLanguage{ngerman}{Dritte Stufe}}
  \section{\IfLanguage{english}{Route Locking}\IfLanguage{ngerman}{Fahrstraßenverschluss und -festlegung}}
    \setup
      \begin{itemize}
        \IfLanguage{english}{
          \item Two different trains with different vehicle dynamics.
          \item A line with at least two complete blocks.
          \item A station with routes at the beginning and end of the line.
          \item The trains start at the first station and are supposed to run to the second one.
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Zwei verschiedene Züge mit unterschiedlicher Fahrdynamik.
          \item Eine Strecke, mit mindestens 2 vollständigen Blöcken.
          \item Je ein Bahnhof mit Fahrstraßen am Begin und Ende der Strecke.
          \item Die Züge stehen zu Beginn im ersten Bahnhof und sollen in den zweiten Fahren.
        }
      \end{itemize}
      \IfLanguage{english}{The turnouts may only be passed at \SI{80}{\kilo\metre\per\hour} along the branching track. The speed in the straight track is not limited.}
      \IfLanguage{ngerman}{Die Weichen dürfen im abzweigenden Strang jeweils nur mit \SI{80}{\kilo\metre\per\hour} befahren werden. Im durchgehenden Strang ist die Geschwindigkeit nicht begrenzt.}\\[0.25cm]
      \tikzfigure{challenge3_setup1.tikz}
    \task
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{ 
          \item Pick a train to leave and explain why not the other one!
          \item How many laps does it take for the second train to depart?
          \item How many laps does it take for both trains (sum of the laps of train 1 and train 2) to arrive at the destination station?
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Wähle den Zug aus, der als erster abfahren soll und begründe!
          \item Wie viele Runden dauert es bis der zweite Zug abfahren kann?
          \item Wie viele Runden dauert es bis beide Züge (Summe der Runden von Zug 1 und Zug 2) im Zielbahnhof angekommen sind?
        }
      \end{enumerate}

  \section{\IfLanguage{english}{Overlap}\IfLanguage{ngerman}{Durchrutschweg}}
    \setup
      \IfLanguage{english}{TODO!}
      \IfLanguage{ngerman}{In einem Bahnhof (zwei Gleise, drei Weichen gemäß Skizze) sollen sich zwei Züge kreuzen. Der Zug von links (Zug 1) ist etwa 25 Felder vom Einfahrsignal entfernt, fährt mit maximaler Geschwindigkeit und hat keinen Verkehrshalt im Bahnhof. Der Zug von rechts (Zug 2) befindet sich etwa 15 Felder vor dem Einfahrsignal, fährt ebenfalls mit maximaler Geschwindigkeit und hat einen Verkehrshalt (min. 2 Runden) im Bahnhof. Fahrstraßen sind keine eingestellt. Die Weichen können im abzweigenden Strang mit \SI{80}{\kilo\metre\per\hour} befahren werden.}\\[0.25cm]
      \tikzfigure{challenge3_setup2.tikz}
    \task
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item TODO!
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Entscheide begründet welcher Zug auf welches Gleis fahren soll. Welche Probleme können auftreten?
          \item Nach wie viel Runden ist Zug 2 im Bahnhof zum stehen gekommen?
          \item Nach wie viel Runden hat Zug 1 den Bahnhof vollständig verlassen?
        }
      \end{enumerate}

  \section{\IfLanguage{english}{Dual protection points}\IfLanguage{ngerman}{Zwieschutzweiche}}
    \setup
      \IfLanguage{english}{TODO!}
      \IfLanguage{ngerman}{Zwei Züge stehen im Startbahnhof (drei Gleise, drei Weichen mit Zwischutzweiche in der Mitte gemäß Skizze) vor den Ausfahrsignalen. Am Bahnhofskopf beginnt eine zweigleisige Strecke.  Von der Strecke (ca. 20 Felder entfernt) nähert sich Zug 3. Zug 3 soll im Bahnhof einfahren. Die Züge 1 und 2 sollen vom Bahnhof auf die Strecke ausfahren (Rechtsfahrbetrieb).}\\[0.25cm]
      \tikzfigure{challenge3_setup3.tikz}
    \task
      \begin{enumerate}[label=\alph*)]
        \IfLanguage{english}{
          \item TODO!
        }
        \IfLanguage{ngerman}{
          \item Sichere die Ausfahrstraße für Zug 1!
          \item Sichere die Einfahrstraße für Zug 3!
          \item Sichere die Fahrstraße für Zug 2, nachdem Zug 1 ausgefahren ist. Welches Problem tritt auf? Wie kann es gelöst werden?
        }
      \end{enumerate}
