Файл: Шабалин Н.Н. Оптимизация процесса переработки вагонов на станциях.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.07.2024

Просмотров: 100

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Следовательно, среднее значение интервалов в эрланговском потоке

т

1

1 . 1

2

.

X'

,X'

или в оощем виде л = — .

Для потока Эрланга порядка К'- плотность распределения интервалов

т

=

(Л" — 1)!

(4)

у w

 

v 7

дисперсия интервалов

среднее квадратическое отклонение

а - № •

коэффициент вариации

t 1к

Формула (4) выражает плотность распределения интер­ валов эрланговского потока при фиксации интенсивности X' исходного пуассоновского потока и поэтому с увеличением порядка К увеличивается среднее значение интервалов

{t = —-^, т. е. поток как бы прореживается, делается бо­ лее редким. Для устранения этого применяется нормиро­ ванное распределение Эрланга, которое можно получить, подставив в зависимость (4) интенсивность эрланговского

потока

л =

вместо

интенсивности

исходного

потока

У =

\к,

 

W W - *

-

щ

 

 

 

 

( 5 )

 

 

•> w

{к — 1)

 

 

 

В этом случае с увеличением параметра К поток сохраняет свою интенсивность неизменной, а будет ме­ няться лишь величина рассеивания интервалов в потоке.

15


Числовые характеристики нормированного распреде­ ления Эрланга примут вид:

среднее значение интервалов

дисперсия

1 .

2 •среднее квадратическое отклонение

1

° IVк '

коэффициент вариации

мода, т. е. интервал, имеющий наибольшее значение плот­ ности распределения,

 

ЛГ„<

к 1

 

 

 

 

 

К\

 

 

При К=1 эрланговское

распределение

принимает

вид показательного распределения

с коэффициентом

вариации,

равным единице,

а при /(-»-оо поток

Эрланга

сходится

к регулярному

потоку с одинаковыми интерва­

лами и коэффициентом

вариации,

равным нулю. Зави­

симость степени неравномерности эрланговских потоков

от порядка

К приведена в следующем ряду:

 

 

А"...

1;

2;

3;

4;

5;

6;

7;

8;

9;

10;

.... «>•

V . . .

1;

0,71;

0,58;

0,5;

0,45;

0,41;

0,38;

0,35;

0,33;

0,31;

0

На рис. 6 приведены кривые плотности распределе­ ния нормированных потоков Эрланга при различных значениях порядка К и интенсивности %=4, а значит среднем значении интервалов t=0,25. Для примера по­ следовательность расчета при /С=2 приведена в табл. 1. Как видно из рис. 6, с увеличением порядка К уменьша­ ется рассеивание интервалов относительно среднего зна-

.чения, уменьшается положительная правосторонняя (хвост справа) асимметрия, а мода перемещается от ну-

16


Рис. 6. Зависи­ мость плотности распределения от параметра К при нормированном за­

коне Эрланга

ля до среднего значения. Так, при К=\, М0=0 — пока­

зательное

распределение:

К

=

2

ЛГ0

=

0,125

К =

5

М0

=

0,2

К = 25

М0

=

0,24

ЛГ -»- оо

Ж 0

=

^ = 0,25 — регулярный поток.

При большом значении К эрланговское распределе­ ние приближается к нормальному (Гаусса) и может быть заменено последним (при К^9).

Сумма всех элементов вероятностей (вероятностей попадания случайной величины в данный разряд), выра­ жающая площадь под кривой плотности распределения, должна быть равна единице (итог последней графы табл. 1).

17

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 1

Рас чет значений вероятности

тех или иных

интервалов

поступления требований в эрланговском

потоке

 

 

при А = 4,

К = 2

 

 

Границы

Середина интерва­

 

/(')

 

Элемент вероят­

интервалов, ч

ла

группировки

по формуле

(5)

ности Ц1) At

0 —0,1

 

0,05

 

2,14

 

2,145-0,1=0,214

0,1—0,2

 

0,15

 

2,80

 

0,280

0,2—0,3

 

0,25

 

2,16

 

0,216

0,3—0,4

 

0,35

 

1,30

 

0,130

0,4-0,5

 

0,45

 

0,78

 

0,078

0,5-0,6

 

0,55

 

0,40

 

0,040

0,6—0,7

 

0,65

 

0,22

 

0,022

0,7—0,8

 

0,75

 

0,11

 

0,011

0,8—0,9

 

0,85

 

0,05

 

0,005

0,9—1,0

 

0,95

 

0,03

 

0,003

1,0—1,1

 

1,05

 

0,01

 

0,001

1,1—1,2

 

1,15

 

0,00

 

0,000

Эрланговским

распределением с

соответствующим

значением порядка К можно аппроксимировать потоки с различной степенью неравномерности с коэффициентом вариации интервалов от 0 до 1. Однако при переходе от К—\ до К=2 имеется значительный скачок значений коэффициента 'вариации от 1 до 0,71. Для потоков, име­ ющих коэффициент вариации в границах от 0,71 до I , плотность .распределения интервалов может быть пред­ ставлена в виде о б о б щ е н н о г о з а к о н а Э р л а н г а второго порядка, который является композицией законов с показательным распределением, но с различной ин­ тенсивностью. В этом случае интервалы обобщенного по­ тока состоят из подынтервалов, распределенных по пока­

зательному закону и имеющих разные

интенсивности.

Плотность распределения интервалов для обобщенно-

то закона Эрланга второго порядка

 

/ ( 0

(6)

Aj — A i

 

Здесь интенсивность составляющих потоков определяет­ ся в зависимости от коэффициента вариации интервалов по формуле [20]:

,

X ± X V l —2(1 —У»)

, f i ,

18


Если

коэффициент

вариации

интервалов

 

прибытия

по­

ездов

на

станцию

 

составляет

V = 0,8

при

интенсивности

h=4

поезда в

час,

то для

аппроксимации

"этого

потока

•применим

обобщенный

закон

Эрланга

порядка

 

К=2.

По формуле (6а) найдем интенсивности

 

составляющих

исходных

потоков:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 — 4У1 — 2(1 — 0,82 )

=

5,24;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 —

0,82

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 + 4JT—

2(1 — 0,8; )

=

17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 —

0,8'

 

 

 

 

 

 

 

Среднее

значение

 

первого

подынтервала

^=1/5,24 =

= 0,191

ч, а второго

1/17=0,059

ч, и средняя

величи­

на интервала в потоке Эрланга составит

0,25

ч.

 

 

Плотность распределения интервалов для обобщен­

ного потока Эрланга определяем по формуле

(6),

под­

ставив полученные значения hi и h%,

 

 

 

 

 

 

 

/ ( Q -

 

5 ' 2 4 -

1 7

(е~5'™

е ~ ш ) = 7,56 -5,141

 

 

 

 

 

17 —

5,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показанная на рис. 6 пунктиром кривая распределе­

ния по обобщенному закону для h—4

и

V = 0 , 8

заняла

промежуточное (положение

между

кривыми

с К=

1 и

/С=2, /имеющими

коэффициент вариации

соответствен­

но 1 и 0,71.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С приближением коэффициента вариации к единице

увеличивается

различие

параметров

исходных

 

потоков

и средних значений интервалов. Один подынтервал стре­ мится к среднему интервалу t, а второй к нулю. С приб­ лижением коэффициента вариации к 0,71 параметры ис­

ходных

потоков

и средних

значений

подынтервалов

вы­

равниваются. Это хорошо видно из данных,

приведенных

в табл. 1а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

*.

Т а б л и ц а

1а

V

\

X,

 

 

 

 

 

 

 

 

0,71

6

6

10

 

10

20

 

0,75

9,2

4,45

6,5

 

13,5

20

 

0,8

12,7

3,93

4,7

 

15,3

20

 

0,85

18,0

3,6

3,3

 

16,7

20

 

0,9

28,22

3,36

2,1

 

17,9

. 20

 

0,95

56,8

3,2

1,1

 

18,9

20

 

Г

!