(M/M/1):(N/∞/FCFS)排队模型和(M/M/1):(∞/∞/FCFS)排队模型在结构上的区别是系统的容量有限,即系统最多容纳的顾客数为N个。其特点是系统排队的顾客数最多只能有N-1个,因为有一个服务员,即有一个顾客在接受服务。另外,当系统的顾客数达到N时,新到达的顾客就不能进入系统而自动消失,比如一个停车场没有停车位时,新到达的车辆只能离开而去寻找新的停车场。
如果令 r 表示希望进入系统的顾客到达强度,则此系统服务员的繁忙度ρ=r/μ。另外需要说明的是,这个r并非是实际进入系统的顾客到达强度,所以
服务强度μn=μ,其中0≤n≤N。
1.(M/M/1):(N/∞/FCFS)排队模型的相关指标
(1)系统内有0个顾客的概率P0
基于生灭过程的稳态结果公式(11.13),有
基于此系统的繁忙度ρ有
(2)状态概率分布Pn
根据式(11.11)有
(3)队长L
根据状态概率分布,可以推导出队长的计算公式:
(4)排队长Lq
(5)顾客平均停留时间W
因为r只是系统中顾客数少于N时的到达强度,为了利用Little公式求W和Wq,需要先求出系统的平均到达强度λ:
于是有
(6)顾客平均等待时间Wq
需要说明的是,对于系统容量有限的排队模型,不需要有ρ<1的限制,其原因是当系统的顾客数达到N时,新到达的顾客会自动消失,不可能出现无限制的排队情况。所以以上公式只适用于ρ≠1的情况,当ρ=1时,根据公式(11.47)很容易证明:
同时有(www.daowen.com)
2.(M/M/1):(N/∞/FCFS)排队模型的示例
下面以一个例题,对(M/M/1):(N/∞/FCFS)排队模型的相关运行指标进行计算。
例11.3 假设某高校内有一个理发店,有8把椅子接待学生理发。该店只有一个理发员,理发员理发的平均时间为12 min,服从指数分布;理发学生的到达强度为4人/h,服从泊松分布。如果学生到达时发现8把椅子已经坐满,就不进入该店而去隔壁的理发店理发,现在计算此排队系统的有关运行指标。
解 由已知条件可知,除有8把椅子接待学生之外,还有一个正在理发,所以N=9,另外,r=4人/h,μ=5人/h,理发员的繁忙度ρ=r/μ=4/5=0.8。
(1)学生一到就能理发的概率P0:
这说明学生到达理发店后,不需要排队等待的可能性是22.4%。
(2)队长L,即理发学生的平均数。
因为属于ρ≠1的情况,根据公式(11.50)有
(3)排队长Lq,即正在等待理发的学生平均数。
(4)理发学生损失率PN。
理发学生损失率即为学生到达理发店后,发现理发店满员转而离去的概率,根据公式(11.49)有
这说明顾客损失率即学生离去的概率为3%。
(5)理发学生平均停留时间W。
根据公式(11.52)有
(6)理发学生平均等待时间Wq。
根据公式(11.53)有
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