Обработка статистических данных и установление закона распределения случайных величин

ГОУ ВПО

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

кафедра

«Управление

эксплуатационной работой»

Расчетно-графическая работа

«Обработка статистических данных и

установление закона распределения

случайных величин»

Выполнил: Роднов Е.А.

студент 232 группы

Проверил: Виноградова Л.Л.

Хабаровск, 2007

В табл. 1 приведены моменты фактического прибытия поездов на станцию, полученные в результате натурных наблюдений.

Необходимо:

1. Составить статистический ряд интервалов прибытия грузовых поездов на сортировочную станцию.

2. Установить основные временные параметры входящего на станцию поездопотока (среднее значение, дисперсию, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации).

3. Построить гистограмму распределения вероятностей появления интервалов между поездами.

4. Определить параметр в эрланговском распределении интервалов прибытия поездов в парк приема.

5. По внешнему виду гистограммы подобрать теоретический закон распределения.

6. Проверить по критерию согласия Пирсона и условию Романовского правдоподобность гипотезы о выбранном теоретическом распределении интервалов прибытия поездов в расформирование.

7. Рассчитать число бригад ПТО в парке приема (время на техническое обслуживание t_то принять равным 20 мин).

Таблица 1

Моменты фактического прибытия поездов на станцию

Решение

Интервалы прибытия определил путем вычитания предыдущего времени прибытия поезда из последующего и представил в табл. 2.

Таблица 2

Интервалы прибытия поездов

Группировка происходит по классам (разрядам). Количество классов К определил по формуле:

К = (1 + 3,21 ∙ lgn), (1)

где n – общее число наблюдений.

К = (1 + 3,21 ∙ lg88) = 7, 24.

Принимаем количество классов К равным 8.

Величину интервала (шаг класса) группирования Iопределил по формуле:

, (2)

где х_max, х_min – наибольшее и наименьшее значения случайной величины.

.

Далее произвел группирование интервалов по разрядам. В процессе группирования установил, сколько интервалов m_i попало в разряд t_i – t_i+1. Последующие расчеты основных параметров статистического ряда выполнил в форме табл. 3, в которую свел все промежуточные результаты вычислений.

Таблица 3

Обработка статистического ряда интервалов между моментами

прибытия поездов на станцию

Для каждого разряда наблюдаемых величин подсчитал их количество и определил частость.

Математическое ожидание М (х) определил по формуле:

, (3)

где – среднее значение разряда i.

М (х) = 9,375 ∙ 0,523 + 24,125 ∙ 0,284 + 38,875 ∙ 0,057 + 53,625 ∙ 0,068 + 68,375 ∙ 0,023 + 83,125 ∙ 0,034 + 97,875 ∙ 0 + 112,625 ∙ 0,011 = 23,287.

Дисперсию D (x) определил по формуле:

D (x) = M² (x) – (M[x])², (4)

где – второй начальный момент случайной величины.

M² (x) = 9,375² ∙ 0,523 + 24,125² ∙ 0,284 + 38,875² ∙ 0,057 + 53,625² ∙ 0,068 + 68,375² ∙ 0,023 + 83,125² ∙ 0,034 + 97,875² ∙ 0 + 112,625² ∙ 0,011 = 979,176.

D (x) = 979,176 – 23,287² = 436,892.

Среднее квадратическое отклонение – это квадратный корень из дисперсии:

. (5)

= 20,902.

Коэффициент вариации определяется как отношение среднего квадратического отклонение к математическому ожиданию:

. (6)

.

На основании расчетных характеристик (табл. 3) строится гистограмма распределения интервалов прибытия поездов (рис. 1).

Ординату гистограммы определил по формуле:

, (7)

где ∆t_i = t_i+1 – t_iшаг конкретного i-го разряда.

Рис. 1. Гистограмма распределения интервалов прибытия поездов

Параметр Эрланга определил по следующей формуле:

, (8)

.

Исходя из найденного значения параметра Эрланга и внешнего вида гистограммы, сделал предположение, что для данного распределения наиболее близок закон показательного теоретического распределения.

Теоретическая вероятность Р*_i интервалов определенной величины в их общей совокупности равна:

Р*_i = F(t_i) – F(t_i–1), (9)

где F(t_i) и F(t_i–1) – функция показательного распределения.

F(t_i) = 1 –е^–λti,

F(t_i–1) = 1 –е^–λti–1,

где λ – интенсивность поступления поездов на станцию

. (10)

.

Рассчитанные данные занесены в табл. 4.

Таблица 4

Характеристики распределения интервалов

между поступающими в переработку поездами

Как видно из последней графы табл. 4 критерий согласия Пирсона χ² = 9,0867.

Число степеней свободы rопределил по формуле:

r = R– S, (11)

где R– число разрядов; S – число наложенных связей.

r = 8 – 2 = 6.

Пользуясь специальной таблицей, определяется вероятность Р(χ²) = 0,1736. Значит, гипотеза о показательном распределении интервалов поступления поездов на станцию не совсем правдоподобна.

По условию Романовского, гипотеза о принятом теоретическом законе распределения считается правдоподобной, если соблюдается следующее неравенство:

. (12)

, следовательно, расхождение между теоретическим и эмпирическим распределениями не столь существенно и гипотеза о показательном законе распределения интервала прибытия поездов на станцию правдоподобна.

Число бригад ПТО в парке приема рассчитал, исходя из условия:

, (13)

где I_p– расчетный интервал прибытия поездов; t_ТО – время на техническое обслуживание поезда одной бригадой; Б – число бригад.

, (14)

где I_min – минимальный интервал между поездами, прибывающими на станцию, I_min = 2 мин.

I_cp = M(t) = 23, 287.

= 12,64 мин.

Время на техническое обслуживание t_ТО принимается равным 20 мин.

Число бригад рассчитал из формулы (13) и округлил до целого числа, следовательно, принял 2 бригады ПТО.