畢業(yè)論文- 城市消防站區(qū)位優(yōu)化與評價方法研究

1、PAGE 畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目 城市消防站區(qū)位優(yōu)化與評價方法研究 學(xué) 號 姓 名 系 隊 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 二九年六月本科畢業(yè)論文（設(shè)計）本科畢業(yè)論文（設(shè)計） PAGE I城市消防站區(qū)位優(yōu)化與評價方法研究摘 要消防站在城市的快速發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用,特別是對于城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財產(chǎn)的保護(hù)作用。在城市規(guī)劃體系各層面中,消防站建設(shè)應(yīng)該以城市規(guī)劃為基礎(chǔ),結(jié)合土地利用總體規(guī)劃和其它專項規(guī)劃,通過調(diào)控城市土地的使用,統(tǒng)籌城市區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施,使消防站合理融入城市發(fā)展規(guī)劃之中,發(fā)揮其對城市發(fā)展的保駕護(hù)航作用。所以消防站的區(qū)位規(guī)劃應(yīng)該建立在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,在對城市發(fā)展中的重大問題有超前意識和前瞻性,然

2、而由于種種原因,我國的消防站布局規(guī)劃主要還是根據(jù)人為經(jīng)驗進(jìn)行的。本文從消防站規(guī)劃原則和選址條件,結(jié)合當(dāng)前城市消防站建設(shè)存在的主要問題和因素。提出消防站選址布局的優(yōu)化方法，通過城市消防響應(yīng)平均行車時間性能提升和消防站響應(yīng)平均行車時間性能提升兩種方法,將責(zé)任區(qū)抽象為多個“結(jié)點(diǎn)”,同時考慮了消防站的選址和消防站責(zé)任區(qū)的劃分,實現(xiàn)了多個消防站的整體布局優(yōu)化和評估。關(guān)鍵詞 城市消防站; 區(qū)位優(yōu)化; 評價本科畢業(yè)論文（設(shè)計）PAGE IIIThe Studies on City Fire Station Location Optimization and Evaluation AbstractThe fi

3、re stations play a very important role in the citys development, especially, they can protect a citys economic constructions and peoples life and property. At all levels of the city planning systems, the fire station constructions should be on base of the urban planning. In order to make the fire st

4、ation be harmony with the city development planning, and play its role of a conservator in the city development planning, we can control the citys land use, co-ordinate the infrastructure in urban areas. Therefore, the fire stations location planning should be built on the basis of scientific analys

5、is, its forward looking and advanced awareness in the citys development issues. But for various reasons, the fire station lay out planning is still carried out in accordance with human experience. From the angle of the fire station planning principles and site conditions, besides of combining with t

6、he main problems and factors in the recent city fire station construction, we can propose fire station site layout optimization. The performance advancing of the city fire station responding to the average travel time and fire station responding to the average travel time ,those two ways abstract th

7、e areas of responsibility for a number of nodes, while taking into consideration of the fire stations site and the division of fire stations responsible area, achieving multi fire stations overall layout optimization and evaluation.Keywords City fire station; area optimization; assessment目 錄 TOC o 1

8、-3 h z u HYPERLINK l _Toc233088027 中文摘要 PAGEREF _Toc233088027 h I HYPERLINK l _Toc233088028 英文摘要 PAGEREF _Toc233088028 h II HYPERLINK l _Toc233088029 目 錄 PAGEREF _Toc233088029 h III HYPERLINK l _Toc233088030 1 緒論 PAGEREF _Toc233088030 h 1 HYPERLINK l _Toc233088031 1.1 當(dāng)前城市消防站建設(shè)存在的主要問題 PAGEREF _Toc23

9、3088031 h 1 HYPERLINK l _Toc233088032 1.1.1 消防站規(guī)劃布局與城市發(fā)展不協(xié)調(diào) PAGEREF _Toc233088032 h 1 HYPERLINK l _Toc233088033 1.1.2 消防站建設(shè)速度與城市發(fā)展不同步 PAGEREF _Toc233088033 h 2 HYPERLINK l _Toc233088034 1.2 制約消防站建設(shè)的因素分析 PAGEREF _Toc233088034 h 2 HYPERLINK l _Toc233088035 1.2.1 城市消防規(guī)劃不健全、不到位 PAGEREF _Toc233088035 h 2

10、 HYPERLINK l _Toc233088036 1.2.2 投資渠道單一化 PAGEREF _Toc233088036 h 2 HYPERLINK l _Toc233088037 2 城市消防站布局影響因素 PAGEREF _Toc233088037 h 4 HYPERLINK l _Toc233088038 2.1 時間因素 PAGEREF _Toc233088038 h 4 HYPERLINK l _Toc233088039 2.2 經(jīng)濟(jì)因素 PAGEREF _Toc233088039 h 4 HYPERLINK l _Toc233088040 2.3 現(xiàn)實因素 PAGEREF _T

11、oc233088040 h 4 HYPERLINK l _Toc233088041 2.4 交通因素 PAGEREF _Toc233088041 h 4 HYPERLINK l _Toc233088042 2.5 環(huán)境氣象因素 PAGEREF _Toc233088042 h 4 HYPERLINK l _Toc233088043 3 消防站選址及優(yōu)化分析 PAGEREF _Toc233088043 h 5 HYPERLINK l _Toc233088044 3.1 消防站布局規(guī)劃的原則 PAGEREF _Toc233088044 h 5 HYPERLINK l _Toc233088045 3.

12、2 消防站建設(shè)的選址條件 PAGEREF _Toc233088045 h 5 HYPERLINK l _Toc233088046 3.2.1 消防站應(yīng)便于出警 PAGEREF _Toc233088046 h 6 HYPERLINK l _Toc233088047 3.2.2 消防站應(yīng)考慮對周邊的影響 PAGEREF _Toc233088047 h 6 HYPERLINK l _Toc233088048 3.2.3 消防站應(yīng)注意建在安全地段 PAGEREF _Toc233088048 h 6 HYPERLINK l _Toc233088049 3.2.4 消防站建設(shè)應(yīng)注意出車安全 PAGEREF

13、 _Toc233088049 h 6 HYPERLINK l _Toc233088050 3.3 責(zé)任區(qū)模型的建立 PAGEREF _Toc233088050 h 6 HYPERLINK l _Toc233088051 3.3.1 單個消防站最優(yōu)站址的確定 PAGEREF _Toc233088051 h 7 HYPERLINK l _Toc233088052 3.3.2 多個消防站的布局優(yōu)化 PAGEREF _Toc233088052 h 8 HYPERLINK l _Toc233088053 3.3.3 消防站布局優(yōu)化整體分析方法 PAGEREF _Toc233088053 h 9 HYPE

14、RLINK l _Toc233088054 4 城市消防站布局評估 PAGEREF _Toc233088054 h 11 HYPERLINK l _Toc233088055 4.1 消防站響應(yīng)覆蓋率 PAGEREF _Toc233088055 h 11 HYPERLINK l _Toc233088056 4.2 消防站交叉響應(yīng)覆蓋率 PAGEREF _Toc233088056 h 12 HYPERLINK l _Toc233088057 4.3 轄區(qū)范圍指標(biāo) PAGEREF _Toc233088057 h 13 HYPERLINK l _Toc233088058 4.3.1 最優(yōu)轄區(qū)范圍劃分原

15、理 PAGEREF _Toc233088058 h 13 HYPERLINK l _Toc233088059 4.3.2 城市消防響應(yīng)平均行車時間性能提升 PAGEREF _Toc233088059 h 13 HYPERLINK l _Toc233088060 4.3.3 消防站響應(yīng)平均行車時間性能提升 PAGEREF _Toc233088060 h 14 HYPERLINK l _Toc233088061 5 結(jié)論 PAGEREF _Toc233088061 h 16 HYPERLINK l _Toc233088062 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc233088062 h 17 HYPE

16、RLINK l _Toc233088063 致 謝 PAGEREF _Toc233088063 h 18第15頁 共 18 頁1 緒論隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種致災(zāi)因素的日益增加，消防隊伍職能的拓展和滅火救援任務(wù)的日趨繁重，對消防站功能及建設(shè)水平提出了新的要求。消防站規(guī)劃建設(shè)應(yīng)以全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，建立適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)的要求，遵循消防工作發(fā)展規(guī)律，以中國華人民共和國城市規(guī)劃法和中華人民共和國消防法和城市總體規(guī)劃、土地利用規(guī)劃等法律、法規(guī)為依據(jù)，從城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)實際情況出發(fā)，按照城市發(fā)展總體目標(biāo)和相應(yīng)的消防安全要求，充分結(jié)合城市形態(tài)

17、特點(diǎn)、控制詳細(xì)規(guī)劃，優(yōu)化、整合城市公共基礎(chǔ)設(shè)施資源，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的消防理念，貫徹人本理念，體現(xiàn)消防站規(guī)劃的先進(jìn)性、前瞻性、針對性、適應(yīng)性、可操作性和創(chuàng)造性。由于種種原因, 目前的城市建設(shè)大多對消防規(guī)劃缺乏科學(xué)性, 消防站選址、責(zé)任區(qū)劃分的決策多依據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行, 再加上經(jīng)濟(jì)實力制約, 大多數(shù)城市均不同程度地存在消防站布點(diǎn)稀、責(zé)任區(qū)面積過大、站址選擇較隨意等問題,是消防站在城市的快速發(fā)展中沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。消防站布局建設(shè)是消防規(guī)劃的一個重要組成部分, 既要考慮到安全性也要兼顧現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)承受能力, 不可能也不必要設(shè)置數(shù)量眾多的消防站。實踐經(jīng)驗與現(xiàn)代規(guī)劃、優(yōu)化理論相結(jié)合是今后進(jìn)行消防站布局規(guī)劃的發(fā)展

18、方向。我們在消防規(guī)劃過程中已經(jīng)積累了很多實踐經(jīng)驗, 隨著規(guī)劃理論與技術(shù)及計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展, 可以為消防規(guī)劃問題提供更多可以借鑒和利用的資源, 使規(guī)劃可更具科學(xué)性、合理性。1.1 當(dāng)前城市消防站建設(shè)存在的主要問題1.1.1 消防站規(guī)劃布局與城市發(fā)展不協(xié)調(diào)由于全國各地消防專業(yè)規(guī)劃編制和實施工作起步較晚，導(dǎo)致城市消防站的規(guī)劃布局與城市總體規(guī)劃尤其是消防專業(yè)規(guī)劃的要求存在差距。有的地方雖然制定了短、中期消防專業(yè)發(fā)展規(guī)劃，但由于領(lǐng)導(dǎo)重視不夠、部門協(xié)調(diào)不力、規(guī)劃執(zhí)行不嚴(yán)、人為因素制約等多種原因，在消防站規(guī)劃布局方面出現(xiàn)了諸多不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象：有的過分考慮城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，在招商引資過程中將原有消防站規(guī)劃用地改

19、作它用，有的在消防站規(guī)劃選址時，沒能充分考慮消防站責(zé)任區(qū)保護(hù)的基本原則以及周圍單位、道路等情況，導(dǎo)致城市擴(kuò)容后消防站布局很不合理。 1.1.2 消防站建設(shè)速度與城市發(fā)展不同步按照城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)）的規(guī)定，消防站責(zé)任區(qū)面積一般應(yīng)為4至7km2，小型站的責(zé)任區(qū)面積不應(yīng)大于4km2。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，全國應(yīng)建城市消防站8196個，實有6559個，缺1637個，占應(yīng)建數(shù)的20。盡管近幾年通過發(fā)展多種形式的消防隊伍，各地部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)立了志愿消防站，但農(nóng)村絕大多數(shù)地方?jīng)]有設(shè)立消防站，城市消防站在肩負(fù)當(dāng)?shù)爻菂^(qū)滅火救援任務(wù)的同時，還要參與廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)、高速公路和鐵路地段的滅火和搶險救援任務(wù)。由于城市消防站保

20、護(hù)面積相對過大，肩負(fù)的任務(wù)日趨繁重，難以實現(xiàn)接警后五分鐘內(nèi)到達(dá)責(zé)任區(qū)邊緣的要求，無法滿足滅火救援任務(wù)的實際需要。 1.2 制約消防站建設(shè)的因素分析1.2.1 城市消防規(guī)劃不健全、不到位法律法規(guī)的明確要求,進(jìn)一步推動著城市消防規(guī)劃在我國的廣泛實踐與發(fā)展,但由于城市消防規(guī)劃工作在我國起步較晚,規(guī)劃的編制和實施過程中,仍有不少問題需要研究,以致我國現(xiàn)在的消防規(guī)劃工作還很落后,亟待加強(qiáng)。目前,我國城市消防規(guī)劃工作是在當(dāng)?shù)厝嗣裾y(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下,由城市公安消防部門會同規(guī)劃主管部門及其他有關(guān)部門共同組織,并委托具有國家規(guī)定的相應(yīng)城市規(guī)劃設(shè)計資格的設(shè)計單位具體編制；再由當(dāng)?shù)厝嗣裾埳弦患壢嗣裾?guī)劃行

21、政主管部門和公安消防部門及有關(guān)專家進(jìn)行評審；評審?fù)ㄟ^,最后報當(dāng)?shù)厝嗣裾鷾?zhǔn)。經(jīng)批準(zhǔn)的城市消防規(guī)劃是城市消防工程建設(shè)的依據(jù),當(dāng)?shù)卣畱?yīng)納入總體規(guī)劃,根據(jù)城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平確定(近、遠(yuǎn)) 期城市消防安全需要達(dá)到的目標(biāo),按計劃分步實施,并依法監(jiān)管。但是由于城市化進(jìn)程的快速發(fā)展,早期建立的消防站缺乏前瞻性,隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,使責(zé)任區(qū)面積相對變大。居民住宅、商廈等新型、超大型建筑群的建立,致使原來的消防站擔(dān)負(fù)的任務(wù)加倍,突顯出消防規(guī)劃不健全、不到位對消防站的制約因素。1.2.2 投資渠道單一化目前,多數(shù)城市的消防站建設(shè)主要依靠政府出資。由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn):中西部城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展較緩,政府的財政不寬

22、裕,現(xiàn)在的資金投入用于現(xiàn)有消防站的維修、改造都捉襟見肘,更談不上滿足消防站建設(shè)的需要。究其原因,主要是由于消防站建設(shè)資金的來源渠道單一化,缺少多元化的資金籌集渠道。我國消防工作面臨消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與社會濟(jì)發(fā)展相對滯后的矛盾,以及全社會防控火災(zāi)綜合能力與公共安全保障需求不相適應(yīng)的矛盾。2 城市消防站布局影響因素2.1 時間因素目前,根據(jù)我國消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn), “5 min消防時間”往往作為消防站布局的基本原則。而國外有關(guān)消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),則采用不同風(fēng)險具有不同消防響應(yīng)時間作為消防站布局的原則,這也是我國消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢之一。2.2 經(jīng)濟(jì)因素從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，消防站點(diǎn)數(shù)量越少越好，以保持設(shè)施的

23、設(shè)置成本最低和服務(wù)效率最大。消防站選址應(yīng)堅持以人為本，兼顧公平與效率，本文將資源設(shè)置最少、服務(wù)范圍最廣作為消防站規(guī)劃的優(yōu)化目標(biāo)。如何科學(xué)、合理地根據(jù)已確定的財政預(yù)算進(jìn)行消防站布局,是消防站布局模型應(yīng)考慮的問題。另外,消防站布局在城市不同地段,相應(yīng)投入成本也不一樣。2.3 現(xiàn)實因素如在已批準(zhǔn)的土地資源上新建消防站,或者現(xiàn)存消防站位置不變,或因土地資源限制,不可能在某處修建消防站等?？紤]這些因素的情況下進(jìn)行消防站優(yōu)化布局,具有現(xiàn)實意義。2.4 交通因素消防站應(yīng)設(shè)在便于車輛迅速出動的鄰街地段,如道路交叉地段。還要考慮車輛出動時道路暢通,不堵車、塞車等,便于車輛快速到達(dá)現(xiàn)場。交通網(wǎng)絡(luò)在火災(zāi)撲救過程中是

24、最為關(guān)鍵的，交通系統(tǒng)的功能發(fā)揮正常與否，直接影響消防應(yīng)急的成效。交通條件限制主要包括車輛通行道路或路段限制、單行道限制、車輛通行時間限制等約束和道路通行能力和飽和度限制等。2.5 環(huán)境氣象因素區(qū)域內(nèi)有生產(chǎn)、貯存易燃易爆化學(xué)危險品單位的,可能的消防站位置應(yīng)當(dāng)設(shè)在常年主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)或側(cè)風(fēng)處,消防站點(diǎn)選擇應(yīng)保證消防員的健康、生活和訓(xùn)練等不受影響。避免周圍化工或加油站等高危場所發(fā)生火災(zāi)爆炸后,對消防站的衍生災(zāi)害,保證我們消防站的安全第一。3 消防站選址及優(yōu)化分析3.1 消防站布局規(guī)劃的原則合理確定消防站的服務(wù)半徑，使消防部隊快速響應(yīng)、迅速出動、及時有效地控制和撲滅火災(zāi)的基本條件之一。在規(guī)劃消防站布局時

25、，一般應(yīng)以街道出動指令后5min內(nèi)執(zhí)勤消防車可以到達(dá)轄區(qū)邊緣為原則。時間是由我國15min消防時間確定的,如果消防隊能在火災(zāi)發(fā)生的15min內(nèi)開展滅火戰(zhàn)斗，將有利于控制和撲滅火災(zāi)，否則火勢將迅速蔓延，造成嚴(yán)重?fù)p失,15min的消防時間分配為：發(fā)現(xiàn)起火4min、報警和指揮中心處警2.5min、接警出動1min、行車到場4min開始出水撲救3.5min。要充分考慮城市消防重點(diǎn)單位分布、人口密建筑狀況以及交通到路、水源、地形等各種因素，并結(jié)合社會發(fā)展的條件，確定消防站布局規(guī)劃?？筛鶕?jù)城市不同區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險的差異對消防站響應(yīng)時間做適當(dāng)調(diào)整。在進(jìn)行消防站布局規(guī)劃時，應(yīng)考慮城市建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及災(zāi)害變化的

26、趨勢，預(yù)留消防站發(fā)展建設(shè)的空間,使規(guī)劃具有前瞻性、均衡布局，就是根據(jù)消防站布局規(guī)劃的一般原則，總體上應(yīng)均勻設(shè)置消防站。同時，還要考慮不同區(qū)域或在風(fēng)險的差異，重點(diǎn)規(guī)劃好專勤消防站和中心消防站。3.2 消防站建設(shè)的選址條件德國經(jīng)濟(jì)地理學(xué)家Walter Christaller于1933年提出中地理論，闡述了產(chǎn)品供給者與需求者之間，因成本與價格所形成的市場區(qū)域。該理論認(rèn)為貨物在某一位置出售，消費(fèi)者除支付貨物的成本之外，還須支付貨物運(yùn)送的運(yùn)輸成本，因此貨物的需求量便隨運(yùn)輸距離的增加而減少，并且存在貨物需求量為零的臨界點(diǎn)，而這些臨界點(diǎn)將形成一圓（或封閉曲線），此區(qū)域即為該貨物的市場區(qū)域。依據(jù)中地理論，目前

27、消防站選址的做法是：以消防站為圓心，以5min內(nèi)消防車能到達(dá)最遠(yuǎn)點(diǎn)所圍成的圓作為責(zé)任區(qū)，責(zé)任區(qū)面積為A。根據(jù)城市總用地面積S和消防站責(zé)任區(qū)面積A，計算出需要設(shè)立的消防數(shù)量。用一組面積為A的圓覆蓋城市區(qū)域，盡量減少圓的重疊。3.2.1 消防站應(yīng)便于出警設(shè)在轄區(qū)內(nèi)適中位置是為了當(dāng)轄區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時，消防隊能夠迅速趕到現(xiàn)場，及早進(jìn)行撲救。消防站設(shè)在臨街地段，是為了保證消防隊在接到出動指令后，能夠迅速安全地出動。對消防站用地的要求，是為了滿足消防站訓(xùn)練場地設(shè)置和業(yè)務(wù)訓(xùn)練有效開展的需要，一般要求為長方形。3.2.2 消防站應(yīng)考慮對周邊的影響規(guī)定消防站主體建筑距人員密集的公共場所不應(yīng)小于50m，主要是為

28、了使消防隊在接警出動和訓(xùn)練時不致影響醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園、托兒所等單位的醫(yī)療、休息、上課等正?；顒?，避免因發(fā)出警報引起驚慌造成事故；同時，也是為了防止人流集中時影響消防車迅速安全地出動，貽誤滅火救援戰(zhàn)機(jī)。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有消防站距這些公共場所的距離一般都在50m以上，從實際情況看，保持50m左右的距離相互不會造成較大的干擾。3.2.3 消防站應(yīng)注意建在安全地段一般處于生產(chǎn)、貯存危險化學(xué)品單位上風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向，且距離危險部位不宜小于200m，主要考慮的是為了保障消防站的安全和消防員的健康。事實上，以前曾發(fā)生過因轄區(qū)內(nèi)危險化學(xué)品發(fā)生事故，從而造成消防隊員中毒受傷的情況。在限制危險化學(xué)品部位的邊界與消防站的距

29、離時，不僅要考慮“易燃易爆”，還要考慮“有毒有害”。3.2.4 消防站建設(shè)應(yīng)注意出車安全根據(jù)國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB15892004道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值的規(guī)定,我國汽車、掛車外廓尺寸的最大限值車身最長為18m，考慮到近年來我國的消防車輛種類質(zhì)量都發(fā)生了較大的變化，大型消防車車長已達(dá)到15.9m。又通過對上海近十年建造的消防站調(diào)研，其車庫門至道路紅線距離均不小于15m，且實際使用效果較好。因此，將消防站車庫門至道路紅線距離修改為不小于15m，以保證出車時保持良好視線，便于消防車迅速出動和回車時有一定的倒車場地，不致影響行人和車輛的交通安全。3.3 責(zé)任區(qū)模型的建立在確立了以平均行車距離最小

30、作為消防站選址原則后,如何計算平均行車距離就成了關(guān)鍵問題。對于責(zé)任區(qū)邊界確定的情況,最明顯的方法是積分法。設(shè)消防站位于(,)處,火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)為(), S(,)表示從消防站到火災(zāi)現(xiàn)場的行車距離。為了體現(xiàn)不同地區(qū)重要性不同(例如易燃易爆物品工廠、倉庫與一般的住宅區(qū)火災(zāi)危險性不同), 用()表示火災(zāi)現(xiàn)場()處的火災(zāi)重要性權(quán)重,對一般地區(qū)可取()=1.0,對重要地區(qū)可取()為大于1的實數(shù)。則位于(,)處的消防站至該區(qū)內(nèi)所有假設(shè)火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的平均行車距離為= (3.1)其中A為責(zé)任區(qū)面積。上述積分法理論上簡單,但在實際應(yīng)用中卻并不實用,這是因為當(dāng)責(zé)任區(qū)的形狀不規(guī)則時,積分限很難準(zhǔn)確表達(dá),且這種對整個責(zé)任區(qū)進(jìn)

31、行積分的過程也不容易編程實現(xiàn)。本文采用“以點(diǎn)代塊”的方法,將責(zé)任區(qū)抽象地分解為多個“結(jié)點(diǎn)”,用這些“結(jié)點(diǎn)”代表火災(zāi)發(fā)生地, 如圖3.1所示,從而建立起既簡單明了的區(qū)域中心模型。區(qū)域中心模型，是尋找預(yù)先設(shè)定消防站數(shù)目的區(qū)位分布，使消防站與火災(zāi)發(fā)生地的最大距離最小化，其目標(biāo)在最小化任何火災(zāi)可能發(fā)生地與最近消防站之最大距離。本模型適用于消防站的選址能充分滿足實際的前提下，提高服務(wù)效率，即受最大出行距離限制的最短出行距離問題，可以通過添加限制條件，劃分消防站的責(zé)任區(qū)，使危險源與消防站之間的距離最短，提高救災(zāi)效率。將整個責(zé)任區(qū)視為多個小塊區(qū)域的組合,然后用每小塊區(qū)域的中心點(diǎn)代表該小塊區(qū)域。在實際應(yīng)用中,

32、各小塊區(qū)域的劃定可以以實際的工廠、企業(yè)、建筑物等的分布情況為根據(jù)。同樣,對不同單位還可以賦予不同的火災(zāi)重要性權(quán)重。假設(shè)將責(zé)任區(qū)劃分為N個小塊區(qū)域,每個小塊區(qū)域的中心點(diǎn)坐標(biāo)為(,),消防站位于(,),消防站至該點(diǎn)的行車距離為s(, ,),該點(diǎn)的火災(zāi)重要性權(quán)重r(,),則該責(zé)任區(qū)內(nèi)的消防車平均行車距離為= (3.2)3.3.1 單個消防站最優(yōu)站址的確定在暫時不考慮其他因素的情況下,責(zé)任區(qū)內(nèi)消防車輛平均行車距離最短的位置即為消防站的最優(yōu)站址。平均行車距離用式(3.2)計算,其中兩點(diǎn)間的行車距離s(, ,)是計算的關(guān)鍵。城市的道路網(wǎng)絡(luò)一般都比較復(fù)雜,任意兩點(diǎn)間可能恰好有道路直接連通,也可能是折線相連,

33、甚至還可能是曲線形式。對于不同的道路情況,計算兩點(diǎn)間行車距離的難易程度不同。對于直線的情況,兩點(diǎn)間直線距離即為行車距離；對于折線的情況,則需分別計算折線的長度；而對于曲線的情況,除非實地測量,否則很難精確計算其行車距離。因此,應(yīng)當(dāng)采用一種近似算法,使得有眾多結(jié)點(diǎn)的情況下,仍能簡便快捷地計算出平均行車距離,同時又具有一定的準(zhǔn)確性。本文用兩點(diǎn)間直線距離乘以一個略大于1.0的道路曲度系數(shù)的方法,表示兩點(diǎn)間的行車距離,即 (3.3)其中k取1.21.4。這是因為對于兩點(diǎn)間直線連通的點(diǎn),其直線行車距離=,對于兩點(diǎn)間道路恰好成等腰直角三角形的情況，其行車距離為=,一般兩點(diǎn)間的行車距離大多位于這兩者之間。當(dāng)

34、責(zé)任區(qū)內(nèi)的結(jié)點(diǎn)較多時,計算平均行車距離采用k=1.2是較為合適的。至此,消防站選址原則、責(zé)任區(qū)模型的建立、行車距離的計算方法等問題均已得到解決,從而單個消防站最優(yōu)站址的確定問題也得到解決。3.3.2 多個消防站的布局優(yōu)化當(dāng)進(jìn)行多個消防站布局規(guī)劃時,除了消防站的選址,還應(yīng)考慮責(zé)任區(qū)的劃分。我國城市消防規(guī)劃建設(shè)管理規(guī)定規(guī)定消防站責(zé)任區(qū)面積宜取47km,這項規(guī)定是以消防站至責(zé)任區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)行車時間不超過5min為根據(jù)的。以消防站為圓心,以5min內(nèi)消防車能到達(dá)的最遠(yuǎn)點(diǎn)與消防站的直線距離為半徑,畫一個圓圈所得到的圓形區(qū)域的面積,約為7km,但在實際中,責(zé)任區(qū)的邊界不可能如此簡單地以圓表示。對于兩個相鄰的消

35、防站,其責(zé)任區(qū)邊界上的點(diǎn),距這兩個消防站的距離相等,是較理想的情況。如圖3.2所示 實線表示已有的3個消防站a、b、c的責(zé)任區(qū)界線。如果在d處增加一個消防站,則在確定d的責(zé)任區(qū)邊界時,可以d與a、b、c的等距線作為新界線,如圖3.2中虛線所示。但是,行車時間不僅與城市中點(diǎn)與點(diǎn)的直線距離有關(guān),也與道路情況有關(guān)。在確定消防站責(zé)任區(qū)邊界時,在盡量滿足責(zé)任區(qū)面積要求和相鄰兩站間的界線距兩消防站等距的同時,應(yīng)使責(zé)任區(qū)界線沿城市道路劃分。這是因為: 1)用城市道路(特別是主干道)作為責(zé)任區(qū)界線,可以使責(zé)任區(qū)的劃分簡單明了,同時也易于標(biāo)識,便于城市指揮中心進(jìn)行消防指揮調(diào)度； 2)只有采用城市道路作為責(zé)任區(qū)界

36、線,才具有實際應(yīng)用意義。3.3.3 消防站布局優(yōu)化整體分析方法消防站位于某一點(diǎn)時其平均行車距離的計算,需要事先確定好責(zé)任區(qū)的范圍,而對責(zé)任區(qū)范圍的確定,又需要以消防站站址為依據(jù)。若要規(guī)劃建設(shè)多個消防站,應(yīng)如何著手,才能實現(xiàn)布局優(yōu)化呢? Helly提出迭代的分析方法:1)給定責(zé)任區(qū)界線時,尋找消防站最優(yōu)站址；2)給定所有消防站站址時,尋找責(zé)任區(qū)邊界的最佳劃分;對上述兩步反復(fù)進(jìn)行迭代,雖不能保證迭代能收斂于精確的最優(yōu)解,但在給定合理的初始解情況下,可以找到最優(yōu)方案。本文結(jié)合國內(nèi)實際情況,采用上述的分析方法,利用AutoCAD二次開發(fā)技術(shù),提出如圖3.3所示的多個消防站布局優(yōu)化整體分析方法。道路道路

37、道路道路道路道路道路道路圖3.1小塊區(qū)域抽象分解為“結(jié)點(diǎn)”bdabdacc 圖 3.2 新增消防站d的責(zé)任區(qū)界線(圖中虛線)建立消防責(zé)任區(qū)模型建立消防責(zé)任區(qū)模型確定消防站數(shù)量確定消防站數(shù)量確定消防站布局初步方案確定消防站布局初步方案對每個責(zé)任區(qū)計算最優(yōu)選址對每個責(zé)任區(qū)計算最優(yōu)選址對各個消防站選址進(jìn)行修對各個消防站選址進(jìn)行修正對消防站責(zé)任區(qū)劃分進(jìn)行修正對消防站責(zé)任區(qū)劃分進(jìn)行修正與上次結(jié)果的差別 與上次結(jié)果的差別 結(jié)束結(jié)束圖 3.3 消防站布局優(yōu)化整體分析框圖4 城市消防站布局評估及內(nèi)容為了論述方便,做以下假定和定義:假定:(1)消防隊抵達(dá)靠近火災(zāi)現(xiàn)場最近的路徑,則認(rèn)為已抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場,即可認(rèn)為火災(zāi)

38、均發(fā)生在各條路徑上。各條路徑上發(fā)生火災(zāi)的概率相同；(2)在某個時期內(nèi)每條路徑上發(fā)生且僅發(fā)生一次火災(zāi)；(3)消防隊以屬地化原則響應(yīng)事故。定義:(1)行車時間消防車輛從消防站出發(fā)到各條路徑之間的時間間隔； (2)指定行車時間段規(guī)定行車時間標(biāo)準(zhǔn)的時間區(qū)間； (3)M城市路徑總數(shù)； (4)N城市消防站總數(shù)； (5)各消防站原轄區(qū)所包含的路徑數(shù)量； (6)經(jīng)過消防站最優(yōu)轄區(qū)劃分后,各消防站所包含的路徑總；(7)路徑長度,在本文中特指消防車輛通過路徑j(luò)所需要的時間。該時間取決于路徑上的實際行車速度、消防車輛的性能以及路徑的實際長度； (8) S該參數(shù)表示從消防站i到路徑j(luò)的最短距離。4.1 消防站響應(yīng)覆蓋

39、率就城市消防站布局評估而言,首先考慮的問題就是布局消防站在指定行車時間段內(nèi)的保護(hù)范圍有多大?針對該問題,我們提出消防站布局評估的第一個指標(biāo)消防站響應(yīng)覆蓋率。該指標(biāo)定義為:在指定行車時間段內(nèi),城市所有消防站的保護(hù)路徑總長度占城市所有路徑總長度的比率。其數(shù)學(xué)描述如下:假定指定行車時間段為T, T,則消防站響應(yīng)覆蓋率R=100 j1,2M (4.1)式中,T滿足 TST, k1,2N指定的第一個行車時間段通常限制在消防第一出動所需行車時間之內(nèi);其余時間段則可根據(jù)保護(hù)對象增援需求靈活確定。例如,按照城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的“5min消防”原則,可指定的第一個行車時間段為(0, 4min),第二個行車時間

40、段為(4, 8min),依次類推。該指標(biāo)重點(diǎn)反映了城市消防安全性能對消防站布局的基本需求,并凸顯了城市極個別消防站轄區(qū)面積過大帶來的影響。在具體評估時,按照佩瑞多原理,可要求在第一行車時間段內(nèi)的城市消防站響應(yīng)覆蓋率在80%以上作為評判依據(jù),其值越大,說明消防站布局的消防安全性能越高。4.2 消防站交叉響應(yīng)覆蓋率城市消防響應(yīng)覆蓋率指標(biāo)分析評估主要是評估消防站布局滿足城市消防安全性能基本需求的程度,消防站只有滿足一定數(shù)量才能達(dá)到城市消防安全性能基本需求。然而,并不是消防站數(shù)量越多越好,還應(yīng)當(dāng)考慮消防站布局的經(jīng)濟(jì)性。因此,我們提出了“消防站交叉響應(yīng)覆蓋率”評估指標(biāo),其值是指在指定的行車時間段內(nèi)(該指

41、定時間段均以0作為下限)重復(fù)保護(hù)路徑總長度占所有該指定行車時間段內(nèi)保護(hù)路徑總長度的比率。其數(shù)學(xué)描述為: 假定指定的行車時間段為(0,T),各消防站在該時間段內(nèi)響應(yīng)的路徑總長度為R,k1,2N則C=100 (4.2)其中,Ti滿足ST, k1,2,N一般而言,指定行車時間段的T值為消防第一出動所需行車時間,如4min。當(dāng)然,該T值也可選擇為消防站階段響應(yīng)所需行車時間,如8min。這樣就可利用該指標(biāo)分析消防站布局的增援性能。該指標(biāo)重點(diǎn)反映了消防站布局的冗余性。在理想布局情況下,消防第一出動所需行車時間內(nèi)的消防站交叉響應(yīng)覆蓋率為零,顯然在實際情況下不可能發(fā)生。因此,根據(jù)消防站轄區(qū)面積及保護(hù)范圍確定的

42、一般原則,可將消防第一出動所需行車時間內(nèi)的消防站交叉響應(yīng)覆蓋率的評判依據(jù)設(shè)定為1015%,其值越小,說明消防站布局的經(jīng)濟(jì)性越合理。另外,該指標(biāo)也能夠反映消防站布局增援性能,要求在大于第一出動所需行車時間內(nèi)的消防站交叉響應(yīng)覆蓋率越高越好,因為這表明消防站布局加強(qiáng)了消防站之間的增援。針對消防站布局而言,以上兩個消防站覆蓋指標(biāo)之間關(guān)系是互相補(bǔ)充,互相制約。消防站響應(yīng)覆蓋率著重于體現(xiàn)消防站布局對整個城市提供保護(hù)的程度,而消防站交叉響應(yīng)覆蓋率則著重強(qiáng)調(diào)消防站的第一出動響應(yīng)范圍重疊程度以及消防站之間的增援性能。在消防站數(shù)量確定的情況下,不同的消防站布局方案的消防第一出動時間內(nèi)的消防站響應(yīng)覆蓋率和交叉響應(yīng)覆

43、蓋率這兩個指標(biāo)呈相反趨勢,即:如果消防站在指定行車時間段內(nèi)的覆蓋率越高,則交叉覆蓋率會越低。反之亦然。4.3 轄區(qū)范圍指標(biāo)由于消防隊一般是根據(jù)屬地化原則響應(yīng)事故,而轄區(qū)范圍作為消防站布局的重要組成部分,事實上對消防隊接處警效率具有重要影響。然而,長期以來轄區(qū)范圍的劃分在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中缺乏說明,且在消防站布局規(guī)劃中往往也缺乏科學(xué)考慮,故具有較大的隨意性和主觀性。因此,本指標(biāo)就是針對在已確定消防站數(shù)量和位置的情況下,不同轄區(qū)范圍劃分對城市消防安全性能的影響而提出的。在此,采用了對比法進(jìn)行分析。4.3.1 最優(yōu)轄區(qū)范圍劃分原理如果某條路徑j(luò)到消防站k的距離最短,則認(rèn)為路徑j(luò)包含于消防站k的轄區(qū)。意即,消

44、防站k的轄區(qū)為距離其最短的路徑集合。以上最優(yōu)轄區(qū)范圍劃分原理是樸素的,具有一定公理特征。然而在實際的消防站布局中,各消防站轄區(qū)劃分卻很少主動遵循這一原理,有些甚至是遠(yuǎn)遠(yuǎn)背離該原理,故非常有必要針對消防站轄區(qū)范圍進(jìn)行科學(xué)分析、評估。當(dāng)然轄區(qū)范圍的劃分在實際中還受到行政區(qū)劃、城市歷史沿革、管理等因素的制約,但在本文中不予考慮。4.3.2 城市消防響應(yīng)平均行車時間性能提升根據(jù)假定,我們將城市消防響應(yīng)平均行車時間定義為:城市各消防站對轄區(qū)內(nèi)每條路徑響應(yīng)一次所需的時間總和除以城市的路徑總數(shù),其數(shù)學(xué)描述為R= (4.3)=0，如果路徑j(luò)不在消防站i的轄區(qū)內(nèi)；=1，如果路徑j(luò)在消防站i的轄區(qū)內(nèi)根據(jù)上述公式可

45、得出城市原有消防站轄區(qū)劃分的城市消防響應(yīng)平均行車時間,R。通過最優(yōu)轄區(qū)劃分,可得出一個新的城市消防響應(yīng)平均行車時間,R。則城市消防響應(yīng)平均行車時間性能提升(R)為: R= RR (4.4)該指標(biāo)直接反映城市消防響應(yīng)平均行車時間性能。如果R=0,則目前城市各消防站的轄區(qū)劃分已經(jīng)達(dá)到最優(yōu)。但就目前我國城市消防站布局而言,一般情況下R0。該指標(biāo)具有一定經(jīng)濟(jì)含義。即該指標(biāo)反映了城市消防響應(yīng)平均行車時間隨不同轄區(qū)范圍劃分的變化。假定城市消防響應(yīng)平均行車時間每提高1min,可挽救的經(jīng)濟(jì)損失價值為X萬元,則相對于原轄區(qū)而言,最優(yōu)轄區(qū)劃分所挽救的經(jīng)濟(jì)損失價值為XMR。由此可見,該指標(biāo)對于評估消防站轄區(qū)范圍具有

46、非常重要的意義。4.3.3 消防站響應(yīng)平均行車時間性能提升由于城市消防響應(yīng)平均行車時間性能提升僅僅是從整個城市的角度分析消防站轄區(qū)范圍,指標(biāo)值與城市規(guī)模、消防站數(shù)量有關(guān),并不能完全真實地反映城市局部消防站轄區(qū)范圍劃分是否合理。因此,本文針對城市各消防站提出另一個轄區(qū)范圍評估指標(biāo),即消防站響應(yīng)平均行車時間性能提升。該指標(biāo)為:消防站最優(yōu)轄區(qū)與原轄區(qū)內(nèi)消防響應(yīng)平均行車時間之差與消防站最優(yōu)轄區(qū)內(nèi)消防響應(yīng)平均行車時間的比值,其數(shù)學(xué)描述如下:R= i1,2,3,N (4.5) R=100 i1,2,3,N (4.6)式中: R為消防站響應(yīng)平均行車時間；R消防站i響應(yīng)平均行車時間性能提升； =0如果路徑j(luò)不在消防站i的轄區(qū)內(nèi)； =1如果路徑j(luò)在消防站i的轄區(qū)內(nèi)；R原轄區(qū)劃分時消防站i的響應(yīng)平均行車時間；最優(yōu)轄區(qū)范圍劃分時消防站i的響應(yīng)平均行車時間；該指標(biāo)用于評估城市各消防站的轄區(qū)范圍劃分是否合理。如果該值為零,則認(rèn)為該消防站轄區(qū)范圍劃分已達(dá)到最優(yōu),顯然合理；如果該值大于等于15%,則認(rèn)為該消防站轄區(qū)劃分有必要