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
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*. |
|
+ \(м к*. |
) |
2Х2 |
^ X2 |
2Х2 |
Аналогично второй начальный момент при гипотезе распре
деления порядка |
К=3 |
|
|
|
||
м |
- 12 - |
= D ' I ' + (м ' I ' |
зх2 |
X2 ~~ зх 2 " |
||
Второй |
Us J |
\ |
Us J |
|||
начальный |
момент |
для взвешенного |
распределения |
|||
|
|
|
_3 |
|
|
|
|
|
|
2Х: |
|
|
|
Дисперсия результативного |
распределения |
|
||||
|
М[Р] |
- Ш |
|
1 (С + 8 \ |
1 |
_1_ С + 2' |
D [/] = |
И ) 2 = 7 Г ( — ) ~ |
^ |
X2 . 6 . , |
20
Разделив дисперсию на математическое ожидание, по лучаем квадрат коэффициента вариации интервалов в- итоговом .распределении
у2 _ С + 2
~6
Отсюда получается зависимость С от коэффициента вариации
|
|
|
|
|
С =6V2 |
— 2, |
|
|
|
(6в> |
|
где |
0,58^1/^0,71, |
0 < С < 1 . |
|
|
|
|
|
||||
Так, |
при V = 0 , 6 0 |
С=6-0,602—2 |
= 0,16. |
В этом |
случае |
||||||
удельный вес интервалов порядка К = 2 |
всего |
16%, а ин |
|||||||||
тервалов К=3 |
будет 84%, что и определяет |
близость |
|||||||||
коэффициента вариации к 0,58. |
|
|
|
|
|
||||||
|
При V = 0 , 7 0 |
С = 6 - 0 , 7 0 2 — 2 = |
0,94. В |
этом |
случае ос |
||||||
новную долю интервалов составляют интервалы |
порядка |
||||||||||
К=2 |
|
с коэффициентом вариации |
0,71. На рис. 7 штрихо- |
||||||||
f(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
/ n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^\ |
|
M=0,B5;C=0,5S |
|
|
|
|
|
|
#1 |
|
|
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
•K = 2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\) 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) |
= |
{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