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: 95

Скачиваний: 0

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

Для потоков, имеющих коэффициент вариации ин­ тервалов в границах от 0,58 до 0,71, можно применить сочетание эрланговских .распределений порядка /<=3 и К=2. Плотность распределения будет представлять сум­ му в определенной пропорции плотностей распределения смешиваемых потоков соответственно порядка К—2 и Я = 3 :

/ ( 0 = С / 2 ( 0 + ( 1 - С ) / 3 ( 0 ,

(66)

где 0 < CsSl.

 

В этом случае с вероятностью Сбудут интервалы эрлан-

говского распределения

порядка

К=2 и с

вероятностью

1 — С

интервалы порядка

К—3.

Величина

С,

определяю­

щая,

в какой доле необходимо

формировать

интервалы

того или другого порядка в зависимости от коэффициен­ та вариации, находится из следующих соображений.

Среднее значение (математическое ожидание) интер­ валов результативного потока равно взвешенной сумме

средних значений

интервалов в

потоках

порядка

К=2

н / ( = 3 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛГ[/] = С - | - + ( 1 - С ) ^ -

=

^ - .

 

 

Второй начальный момент при гипотезе распределе­

ния порядка К=2

определяется,

как

известно

[ 2 ] , в ви­

де суммы дисперсии и квадрата

математического

ожи­

дания интервалов,

 

где последние выражаются

через

параметры

распределения

Х--±-

 

• _L = J_

 

'

I

'

- i -

 

М

= D .к*.

 

+ \к*.

)

2

^ X2

2

Аналогично второй начальный момент при гипотезе распре­

деления порядка

К=3

 

 

 

м

- 12 -

= D ' I ' + (м ' I '

зх2

X2 ~~ зх 2 "

Второй

Us J

\

Us J

начальный

момент

для взвешенного

распределения

 

 

 

_3

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

Дисперсия результативного

распределения

 

 

М[Р]

- Ш

 

1 (С + 8 \

1

_1_ С + 2'

D [/] =

И ) 2 = 7 Г ( — ) ~

^

X2 . 6 . ,

20


Разделив дисперсию на математическое ожидание, по­ лучаем квадрат коэффициента вариации интервалов в- итоговом .распределении

у2 _ С + 2

~6

Отсюда получается зависимость С от коэффициента вариации

 

 

 

 

 

С =6V2

— 2,

 

 

 

(6в>

где

0,58^1/^0,71,

0 < С < 1 .

 

 

 

 

 

Так,

при V = 0 , 6 0

С=6-0,602—2

= 0,16.

В этом

случае

удельный вес интервалов порядка К = 2

всего

16%, а ин­

тервалов К=3

будет 84%, что и определяет

близость

коэффициента вариации к 0,58.

 

 

 

 

 

 

При V = 0 , 7 0

С = 6 - 0 , 7 0 2 — 2 =

0,94. В

этом

случае ос­

новную долю интервалов составляют интервалы

порядка

К=2

 

с коэффициентом вариации

0,71. На рис. 7 штрихо-

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

/ n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^\

 

M=0,B5;C=0,5S

 

 

 

 

 

#1

 

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

•K = 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\) К

 

 

 

 

 

 

2,0

fl

 

 

 

 

 

 

 

/'1

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

\\\

 

 

 

 

 

 

 

V \

 

 

 

 

 

 

1,0

/IIlj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

//

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

If

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fl/l

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

7.

Плотность

распределения

интервалов

(штриховая

линия)

 

при

сочетании эрланговских распределителей: К=2

и

 

Я = 3

21


вой кривой показано распределение интервалов при

Ъ—4

у = 0 , 6 5 и соответственно С = 0 , 5 5 . Как видно, эта

кри­

вая занимает среднее положение между кривыми плотно­ сти распределения К=2 и К=3. Моделирование интер­ валов с коэффициентом вариации 0,58^1/^0,71 на Э Ц В М или вручную осуществляется в такой последова­ тельности. Сначала по формуле (6в) для заданного У на­ ходится С, определяющее пропорции, в которых необхо­ димо брать интервалы порядка К=2 или К=3. Затем выбирается случайное число из равномерно распределен­ ных в интервале 0,1. Если это число меньше пли равно полученному значению С, то моделируется интервал эр-

лаиговского распределения порядка К=2, а если

слу­

чайное число больше С, то моделируется интервал

по­

рядка К=3.

 

Указанным способом .можно образовывать потоки событий с распределением интервалов промежуточным между эрланговским К—3 и /С=4 и т. д. Общее выра­ жение для дисперсии интервалов таких смешанных по­ токов

(6г)

Зависимость С от коэффициента вариации интервалов опре­ делится

 

 

 

 

С — Кп Kn+i

V2 — Кп 1

 

 

 

(бд)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь Кп

 

и

Kn+i—порядки

нормированных

 

распределе­

ний Эрланга,

сочетание которых

дает

распределение

с

промежуточным

значением

коэффициента

вариации.

Так, пр.и сочетании потоков с К=3

и Д"=4

 

 

 

 

С =

3-41/2 — 3 =

12V2

3,

где

0,5 <

V <

0,58.

 

Однако

следует

иметь в виду, что при

значениях К>о

увеличение

порядка

распределения Эрланга

на

едини­

цу снижает коэффициент вариации менее чем на

0,04.

 

Таким

образом,

изложенная

система

эрланговских

распределений

позволяет

аппроксимировать

потоки

с

любой степенью рассеивания, имеющие коэффициент ва­

риации в границах от 0 до 1.

 

Г а м iM а - р а с п р е д е л е н и е является наиболее

об­

щим видом распределения интервалов, включающим

в

•22


•себя эрланговское и 'показательное, с большим диапазо­ ном изменения коэффициента вариации, в том числе и больше единицы. Плотность распределения интерваловпри этом определяется по зависимости

 

 

(

туей)*-*

 

ки

 

 

 

( 7 ) ,

где

К — любое

положительное

число (в

эрланговском-

распределении К — только целое число).

 

 

 

 

 

При целом значении К Г(К)

=

—1)!

и

это

соот­

ветствует распределению Эрланга

порядка

К,

а

при

К=1

формула

(7)

принимает

вид показательного

рас­

пределения. Среднее значение интервала в гамма-рас­ пределении равно -у , а коэффициент вариации ~ - .

При /С<1 коэффициент вариации будет больше еди­ ницы. Однако несмотря на такую возможность выра­ жать потоки с большим диапазоном характеристик, гам­ ма-распределение не совсем удобно для практического' применения при дробных значениях параметра К- В связи с этим для аппроксимации потоков с коэффициен­ том вариации от 0 до 1 чаще применяются эрланговские распределения и показательное, а для потоков с коэффи­ циентом вариации больше единицы можно применитьгиперэкспоненциальное распределение, в котором такжеиспользуется показательное распределение.

Г и п е р э к с п о н е н ц и а л ь н о е ра с п р е д ел е н и е пре­ дусматривает интервалы между событиями, распределен­

ными

по

показательному

закону, но параметр потока

для-

каждого

интервала принимает разные значения Х ь

Х2 ,

Х3 ,....

 

 

 

 

к

 

 

... , Хк

с

вероятностными

а ъ а ъ а5,...,

ак, где 2

a i =

1 -

 

 

 

 

i=i

 

 

Плотность вероятности определяется [7] как суперпозиция показательных распределений

fif)

= cix Xj e~Xlt

+ a 2 l 2 e - l ' J + ... +ак X* e~4 1 .

(8)

Среднее

значение

интервалов

 

23


Практически обычно применяется частный случай гиперэкспоненциального распределения, в котором име­ ются только два параметра, и плотность вероятности

/ ( 0 = 2 С 2 Х е - 2 С Л ' + 2(1 -Cyie-m-ou

t

(9)

где 0 < С = ^ 0 , 5 .

Здесь С соответствует cti, а (1—С) соответствует а*- Величина 2СА соответствует Ki, а 2(1—С)Х соответст­ вует %2.

Среднее значение интервалов равно |-, а среднее квадратическое отклонение находится из зависимости

Коэффициент вариации интервалов в потоке

Из

последнего

находится

зависимость

С от коэффици­

ента вариации

интервалов

V>1. •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( П )

 

Таким образом, если коэффициент вариации интерва­

лов

У > 1 ,

то с вероятностью

С будет иметь

место

ин­

тервал из

потока, имеющего

параметр

2СХ,

или с

веро­

ятностью (1—С) будет интервал из потока с параметром 2(1 — С) А. Здесь интенсивности исходных показательно распределенных потоков различны и интервалы в гипер­ экспоненциальном распределении состоят каждый раз из одного интервала того или другого исходного потока. На рис. 8 показаны кривые плотности распределения ин­

тервалов по гиперэкспоненциальному

закону при А = 4

и коэффициентах вариации V = l , l и

1,5.

Если величина С приближается к 0, то увеличивает­ ся рассеивание интервалов, так как увеличивается раз­

личие

интенсивностей

исходных

потоков.

Так, при

Х=3

и С — 0,2

интенсивность

одного потока

составляет

А 1 = 2 - 0 , 2 - 3 = 1,2,

а второго

А,2 = 2/1—0,2/3=4,8. Интер­

валы

первого исходного

потока

будут относительно

24