毕业论文- 城市消防站区位优化与评价方法研究

1、PAGE 毕业论文（设计） 题目 城市消防站区位优化与评价方法研究 学 号 姓 名 系 队 专 业 指导教师 二九年六月本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） PAGE I城市消防站区位优化与评价方法研究摘 要消防站在城市的快速发展中发挥着巨大的作用,特别是对于城市经济建设和人民生命财产的保护作用。在城市规划体系各层面中,消防站建设应该以城市规划为基础,结合土地利用总体规划和其它专项规划,通过调控城市土地的使用,统筹城市区域基础设施,使消防站合理融入城市发展规划之中,发挥其对城市发展的保驾护航作用。所以消防站的区位规划应该建立在科学分析的基础上,在对城市发展中的重大问题有超前意识和前瞻性,然

2、而由于种种原因,我国的消防站布局规划主要还是根据人为经验进行的。本文从消防站规划原则和选址条件,结合当前城市消防站建设存在的主要问题和因素。提出消防站选址布局的优化方法，通过城市消防响应平均行车时间性能提升和消防站响应平均行车时间性能提升两种方法,将责任区抽象为多个“结点”,同时考虑了消防站的选址和消防站责任区的划分,实现了多个消防站的整体布局优化和评估。关键词 城市消防站; 区位优化; 评价本科毕业论文（设计）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 录 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 录 PAGEREF _Toc233088029 h III HYPERLINK l _Toc233088030 1 绪论 PAGEREF _Toc233088030 h 1 HYPERLINK l _Toc233088031 1.1 当前城市消防站建设存在的主要问题 PAGEREF _Toc23

9、3088031 h 1 HYPERLINK l _Toc233088032 1.1.1 消防站规划布局与城市发展不协调 PAGEREF _Toc233088032 h 1 HYPERLINK l _Toc233088033 1.1.2 消防站建设速度与城市发展不同步 PAGEREF _Toc233088033 h 2 HYPERLINK l _Toc233088034 1.2 制约消防站建设的因素分析 PAGEREF _Toc233088034 h 2 HYPERLINK l _Toc233088035 1.2.1 城市消防规划不健全、不到位 PAGEREF _Toc233088035 h 2

10、 HYPERLINK l _Toc233088036 1.2.2 投资渠道单一化 PAGEREF _Toc233088036 h 2 HYPERLINK l _Toc233088037 2 城市消防站布局影响因素 PAGEREF _Toc233088037 h 4 HYPERLINK l _Toc233088038 2.1 时间因素 PAGEREF _Toc233088038 h 4 HYPERLINK l _Toc233088039 2.2 经济因素 PAGEREF _Toc233088039 h 4 HYPERLINK l _Toc233088040 2.3 现实因素 PAGEREF _T

11、oc233088040 h 4 HYPERLINK l _Toc233088041 2.4 交通因素 PAGEREF _Toc233088041 h 4 HYPERLINK l _Toc233088042 2.5 环境气象因素 PAGEREF _Toc233088042 h 4 HYPERLINK l _Toc233088043 3 消防站选址及优化分析 PAGEREF _Toc233088043 h 5 HYPERLINK l _Toc233088044 3.1 消防站布局规划的原则 PAGEREF _Toc233088044 h 5 HYPERLINK l _Toc233088045 3.

12、2 消防站建设的选址条件 PAGEREF _Toc233088045 h 5 HYPERLINK l _Toc233088046 3.2.1 消防站应便于出警 PAGEREF _Toc233088046 h 6 HYPERLINK l _Toc233088047 3.2.2 消防站应考虑对周边的影响 PAGEREF _Toc233088047 h 6 HYPERLINK l _Toc233088048 3.2.3 消防站应注意建在安全地段 PAGEREF _Toc233088048 h 6 HYPERLINK l _Toc233088049 3.2.4 消防站建设应注意出车安全 PAGEREF

13、 _Toc233088049 h 6 HYPERLINK l _Toc233088050 3.3 责任区模型的建立 PAGEREF _Toc233088050 h 6 HYPERLINK l _Toc233088051 3.3.1 单个消防站最优站址的确定 PAGEREF _Toc233088051 h 7 HYPERLINK l _Toc233088052 3.3.2 多个消防站的布局优化 PAGEREF _Toc233088052 h 8 HYPERLINK l _Toc233088053 3.3.3 消防站布局优化整体分析方法 PAGEREF _Toc233088053 h 9 HYPE

14、RLINK l _Toc233088054 4 城市消防站布局评估 PAGEREF _Toc233088054 h 11 HYPERLINK l _Toc233088055 4.1 消防站响应覆盖率 PAGEREF _Toc233088055 h 11 HYPERLINK l _Toc233088056 4.2 消防站交叉响应覆盖率 PAGEREF _Toc233088056 h 12 HYPERLINK l _Toc233088057 4.3 辖区范围指标 PAGEREF _Toc233088057 h 13 HYPERLINK l _Toc233088058 4.3.1 最优辖区范围划分原

15、理 PAGEREF _Toc233088058 h 13 HYPERLINK l _Toc233088059 4.3.2 城市消防响应平均行车时间性能提升 PAGEREF _Toc233088059 h 13 HYPERLINK l _Toc233088060 4.3.3 消防站响应平均行车时间性能提升 PAGEREF _Toc233088060 h 14 HYPERLINK l _Toc233088061 5 结论 PAGEREF _Toc233088061 h 16 HYPERLINK l _Toc233088062 参考文献 PAGEREF _Toc233088062 h 17 HYPE

16、RLINK l _Toc233088063 致 谢 PAGEREF _Toc233088063 h 18第15页 共 18 页1 绪论随着经济社会的快速发展，城市建设规模的不断扩大，各种致灾因素的日益增加，消防队伍职能的拓展和灭火救援任务的日趋繁重，对消防站功能及建设水平提出了新的要求。消防站规划建设应以全面、协调、可持续发展的科学发展观为指导，建立适应社会主义市场经济的要求，遵循消防工作发展规律，以中国华人民共和国城市规划法和中华人民共和国消防法和城市总体规划、土地利用规划等法律、法规为依据，从城市社会经济发展和城市建设实际情况出发，按照城市发展总体目标和相应的消防安全要求，充分结合城市形态

17、特点、控制详细规划，优化、整合城市公共基础设施资源，学习国内外先进的消防理念，贯彻人本理念，体现消防站规划的先进性、前瞻性、针对性、适应性、可操作性和创造性。由于种种原因, 目前的城市建设大多对消防规划缺乏科学性, 消防站选址、责任区划分的决策多依据经验进行, 再加上经济实力制约, 大多数城市均不同程度地存在消防站布点稀、责任区面积过大、站址选择较随意等问题,是消防站在城市的快速发展中没有发挥应有的作用。消防站布局建设是消防规划的一个重要组成部分, 既要考虑到安全性也要兼顾现有的经济承受能力, 不可能也不必要设置数量众多的消防站。实践经验与现代规划、优化理论相结合是今后进行消防站布局规划的发展

18、方向。我们在消防规划过程中已经积累了很多实践经验, 随着规划理论与技术及计算机科学的发展, 可以为消防规划问题提供更多可以借鉴和利用的资源, 使规划可更具科学性、合理性。1.1 当前城市消防站建设存在的主要问题1.1.1 消防站规划布局与城市发展不协调由于全国各地消防专业规划编制和实施工作起步较晚，导致城市消防站的规划布局与城市总体规划尤其是消防专业规划的要求存在差距。有的地方虽然制定了短、中期消防专业发展规划，但由于领导重视不够、部门协调不力、规划执行不严、人为因素制约等多种原因，在消防站规划布局方面出现了诸多不协调的现象：有的过分考虑城市经济建设需要，在招商引资过程中将原有消防站规划用地改

19、作它用，有的在消防站规划选址时，没能充分考虑消防站责任区保护的基本原则以及周围单位、道路等情况，导致城市扩容后消防站布局很不合理。 1.1.2 消防站建设速度与城市发展不同步按照城市消防站建设标准（以下简称标准）的规定，消防站责任区面积一般应为4至7km2，小型站的责任区面积不应大于4km2。根据标准，全国应建城市消防站8196个，实有6559个，缺1637个，占应建数的20。尽管近几年通过发展多种形式的消防队伍，各地部分乡镇设立了志愿消防站，但农村绝大多数地方没有设立消防站，城市消防站在肩负当地城区灭火救援任务的同时，还要参与广大乡镇、高速公路和铁路地段的灭火和抢险救援任务。由于城市消防站保

20、护面积相对过大，肩负的任务日趋繁重，难以实现接警后五分钟内到达责任区边缘的要求，无法满足灭火救援任务的实际需要。 1.2 制约消防站建设的因素分析1.2.1 城市消防规划不健全、不到位法律法规的明确要求,进一步推动着城市消防规划在我国的广泛实践与发展,但由于城市消防规划工作在我国起步较晚,规划的编制和实施过程中,仍有不少问题需要研究,以致我国现在的消防规划工作还很落后,亟待加强。目前,我国城市消防规划工作是在当地人民政府统一领导和协调下,由城市公安消防部门会同规划主管部门及其他有关部门共同组织,并委托具有国家规定的相应城市规划设计资格的设计单位具体编制；再由当地人民政府邀请上一级人民政府规划行

21、政主管部门和公安消防部门及有关专家进行评审；评审通过,最后报当地人民政府批准。经批准的城市消防规划是城市消防工程建设的依据,当地政府应纳入总体规划,根据城市社会经济发展水平确定(近、远) 期城市消防安全需要达到的目标,按计划分步实施,并依法监管。但是由于城市化进程的快速发展,早期建立的消防站缺乏前瞻性,随着当地经济的发展,使责任区面积相对变大。居民住宅、商厦等新型、超大型建筑群的建立,致使原来的消防站担负的任务加倍,突显出消防规划不健全、不到位对消防站的制约因素。1.2.2 投资渠道单一化目前,多数城市的消防站建设主要依靠政府出资。由于我国经济发展的特点:中西部城市经济发展较缓,政府的财政不宽

22、裕,现在的资金投入用于现有消防站的维修、改造都捉襟见肘,更谈不上满足消防站建设的需要。究其原因,主要是由于消防站建设资金的来源渠道单一化,缺少多元化的资金筹集渠道。我国消防工作面临消防基础设施建设与社会济发展相对滞后的矛盾,以及全社会防控火灾综合能力与公共安全保障需求不相适应的矛盾。2 城市消防站布局影响因素2.1 时间因素目前,根据我国消防站建设标准, “5 min消防时间”往往作为消防站布局的基本原则。而国外有关消防站建设标准,则采用不同风险具有不同消防响应时间作为消防站布局的原则,这也是我国消防站建设标准的发展趋势之一。2.2 经济因素从经济角度上考虑，消防站点数量越少越好，以保持设施的

23、设置成本最低和服务效率最大。消防站选址应坚持以人为本，兼顾公平与效率，本文将资源设置最少、服务范围最广作为消防站规划的优化目标。如何科学、合理地根据已确定的财政预算进行消防站布局,是消防站布局模型应考虑的问题。另外,消防站布局在城市不同地段,相应投入成本也不一样。2.3 现实因素如在已批准的土地资源上新建消防站,或者现存消防站位置不变,或因土地资源限制,不可能在某处修建消防站等。考虑这些因素的情况下进行消防站优化布局,具有现实意义。2.4 交通因素消防站应设在便于车辆迅速出动的邻街地段,如道路交叉地段。还要考虑车辆出动时道路畅通,不堵车、塞车等,便于车辆快速到达现场。交通网络在火灾扑救过程中是

24、最为关键的，交通系统的功能发挥正常与否，直接影响消防应急的成效。交通条件限制主要包括车辆通行道路或路段限制、单行道限制、车辆通行时间限制等约束和道路通行能力和饱和度限制等。2.5 环境气象因素区域内有生产、贮存易燃易爆化学危险品单位的,可能的消防站位置应当设在常年主导风向的上风或侧风处,消防站点选择应保证消防员的健康、生活和训练等不受影响。避免周围化工或加油站等高危场所发生火灾爆炸后,对消防站的衍生灾害,保证我们消防站的安全第一。3 消防站选址及优化分析3.1 消防站布局规划的原则合理确定消防站的服务半径，使消防部队快速响应、迅速出动、及时有效地控制和扑灭火灾的基本条件之一。在规划消防站布局时

25、，一般应以街道出动指令后5min内执勤消防车可以到达辖区边缘为原则。时间是由我国15min消防时间确定的,如果消防队能在火灾发生的15min内开展灭火战斗，将有利于控制和扑灭火灾，否则火势将迅速蔓延，造成严重损失,15min的消防时间分配为：发现起火4min、报警和指挥中心处警2.5min、接警出动1min、行车到场4min开始出水扑救3.5min。要充分考虑城市消防重点单位分布、人口密建筑状况以及交通到路、水源、地形等各种因素，并结合社会发展的条件，确定消防站布局规划。可根据城市不同区域火灾风险的差异对消防站响应时间做适当调整。在进行消防站布局规划时，应考虑城市建设和社会经济发展及灾害变化的

26、趋势，预留消防站发展建设的空间,使规划具有前瞻性、均衡布局，就是根据消防站布局规划的一般原则，总体上应均匀设置消防站。同时，还要考虑不同区域或在风险的差异，重点规划好专勤消防站和中心消防站。3.2 消防站建设的选址条件德国经济地理学家Walter Christaller于1933年提出中地理论，阐述了产品供给者与需求者之间，因成本与价格所形成的市场区域。该理论认为货物在某一位置出售，消费者除支付货物的成本之外，还须支付货物运送的运输成本，因此货物的需求量便随运输距离的增加而减少，并且存在货物需求量为零的临界点，而这些临界点将形成一圆（或封闭曲线），此区域即为该货物的市场区域。依据中地理论，目前

27、消防站选址的做法是：以消防站为圆心，以5min内消防车能到达最远点所围成的圆作为责任区，责任区面积为A。根据城市总用地面积S和消防站责任区面积A，计算出需要设立的消防数量。用一组面积为A的圆覆盖城市区域，尽量减少圆的重叠。3.2.1 消防站应便于出警设在辖区内适中位置是为了当辖区最远点发生火灾时，消防队能够迅速赶到现场，及早进行扑救。消防站设在临街地段，是为了保证消防队在接到出动指令后，能够迅速安全地出动。对消防站用地的要求，是为了满足消防站训练场地设置和业务训练有效开展的需要，一般要求为长方形。3.2.2 消防站应考虑对周边的影响规定消防站主体建筑距人员密集的公共场所不应小于50m，主要是为

28、了使消防队在接警出动和训练时不致影响医院、学校、幼儿园、托儿所等单位的医疗、休息、上课等正常活动，避免因发出警报引起惊慌造成事故；同时，也是为了防止人流集中时影响消防车迅速安全地出动，贻误灭火救援战机。据调查，现有消防站距这些公共场所的距离一般都在50m以上，从实际情况看，保持50m左右的距离相互不会造成较大的干扰。3.2.3 消防站应注意建在安全地段一般处于生产、贮存危险化学品单位上风向或侧风向，且距离危险部位不宜小于200m，主要考虑的是为了保障消防站的安全和消防员的健康。事实上，以前曾发生过因辖区内危险化学品发生事故，从而造成消防队员中毒受伤的情况。在限制危险化学品部位的边界与消防站的距

29、离时，不仅要考虑“易燃易爆”，还要考虑“有毒有害”。3.2.4 消防站建设应注意出车安全根据国家强制性标准GB15892004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值的规定,我国汽车、挂车外廓尺寸的最大限值车身最长为18m，考虑到近年来我国的消防车辆种类质量都发生了较大的变化，大型消防车车长已达到15.9m。又通过对上海近十年建造的消防站调研，其车库门至道路红线距离均不小于15m，且实际使用效果较好。因此，将消防站车库门至道路红线距离修改为不小于15m，以保证出车时保持良好视线，便于消防车迅速出动和回车时有一定的倒车场地，不致影响行人和车辆的交通安全。3.3 责任区模型的建立在确立了以平均行车距离最小

30、作为消防站选址原则后,如何计算平均行车距离就成了关键问题。对于责任区边界确定的情况,最明显的方法是积分法。设消防站位于(,)处,火灾发生点为(), S(,)表示从消防站到火灾现场的行车距离。为了体现不同地区重要性不同(例如易燃易爆物品工厂、仓库与一般的住宅区火灾危险性不同), 用()表示火灾现场()处的火灾重要性权重,对一般地区可取()=1.0,对重要地区可取()为大于1的实数。则位于(,)处的消防站至该区内所有假设火灾发生点的平均行车距离为= (3.1)其中A为责任区面积。上述积分法理论上简单,但在实际应用中却并不实用,这是因为当责任区的形状不规则时,积分限很难准确表达,且这种对整个责任区进

31、行积分的过程也不容易编程实现。本文采用“以点代块”的方法,将责任区抽象地分解为多个“结点”,用这些“结点”代表火灾发生地, 如图3.1所示,从而建立起既简单明了的区域中心模型。区域中心模型，是寻找预先设定消防站数目的区位分布，使消防站与火灾发生地的最大距离最小化，其目标在最小化任何火灾可能发生地与最近消防站之最大距离。本模型适用于消防站的选址能充分满足实际的前提下，提高服务效率，即受最大出行距离限制的最短出行距离问题，可以通过添加限制条件，划分消防站的责任区，使危险源与消防站之间的距离最短，提高救灾效率。将整个责任区视为多个小块区域的组合,然后用每小块区域的中心点代表该小块区域。在实际应用中,

32、各小块区域的划定可以以实际的工厂、企业、建筑物等的分布情况为根据。同样,对不同单位还可以赋予不同的火灾重要性权重。假设将责任区划分为N个小块区域,每个小块区域的中心点坐标为(,),消防站位于(,),消防站至该点的行车距离为s(, ,),该点的火灾重要性权重r(,),则该责任区内的消防车平均行车距离为= (3.2)3.3.1 单个消防站最优站址的确定在暂时不考虑其他因素的情况下,责任区内消防车辆平均行车距离最短的位置即为消防站的最优站址。平均行车距离用式(3.2)计算,其中两点间的行车距离s(, ,)是计算的关键。城市的道路网络一般都比较复杂,任意两点间可能恰好有道路直接连通,也可能是折线相连,

33、甚至还可能是曲线形式。对于不同的道路情况,计算两点间行车距离的难易程度不同。对于直线的情况,两点间直线距离即为行车距离；对于折线的情况,则需分别计算折线的长度；而对于曲线的情况,除非实地测量,否则很难精确计算其行车距离。因此,应当采用一种近似算法,使得有众多结点的情况下,仍能简便快捷地计算出平均行车距离,同时又具有一定的准确性。本文用两点间直线距离乘以一个略大于1.0的道路曲度系数的方法,表示两点间的行车距离,即 (3.3)其中k取1.21.4。这是因为对于两点间直线连通的点,其直线行车距离=,对于两点间道路恰好成等腰直角三角形的情况，其行车距离为=,一般两点间的行车距离大多位于这两者之间。当

34、责任区内的结点较多时,计算平均行车距离采用k=1.2是较为合适的。至此,消防站选址原则、责任区模型的建立、行车距离的计算方法等问题均已得到解决,从而单个消防站最优站址的确定问题也得到解决。3.3.2 多个消防站的布局优化当进行多个消防站布局规划时,除了消防站的选址,还应考虑责任区的划分。我国城市消防规划建设管理规定规定消防站责任区面积宜取47km,这项规定是以消防站至责任区最远点行车时间不超过5min为根据的。以消防站为圆心,以5min内消防车能到达的最远点与消防站的直线距离为半径,画一个圆圈所得到的圆形区域的面积,约为7km,但在实际中,责任区的边界不可能如此简单地以圆表示。对于两个相邻的消

35、防站,其责任区边界上的点,距这两个消防站的距离相等,是较理想的情况。如图3.2所示 实线表示已有的3个消防站a、b、c的责任区界线。如果在d处增加一个消防站,则在确定d的责任区边界时,可以d与a、b、c的等距线作为新界线,如图3.2中虚线所示。但是,行车时间不仅与城市中点与点的直线距离有关,也与道路情况有关。在确定消防站责任区边界时,在尽量满足责任区面积要求和相邻两站间的界线距两消防站等距的同时,应使责任区界线沿城市道路划分。这是因为: 1)用城市道路(特别是主干道)作为责任区界线,可以使责任区的划分简单明了,同时也易于标识,便于城市指挥中心进行消防指挥调度； 2)只有采用城市道路作为责任区界

36、线,才具有实际应用意义。3.3.3 消防站布局优化整体分析方法消防站位于某一点时其平均行车距离的计算,需要事先确定好责任区的范围,而对责任区范围的确定,又需要以消防站站址为依据。若要规划建设多个消防站,应如何着手,才能实现布局优化呢? Helly提出迭代的分析方法:1)给定责任区界线时,寻找消防站最优站址；2)给定所有消防站站址时,寻找责任区边界的最佳划分;对上述两步反复进行迭代,虽不能保证迭代能收敛于精确的最优解,但在给定合理的初始解情况下,可以找到最优方案。本文结合国内实际情况,采用上述的分析方法,利用AutoCAD二次开发技术,提出如图3.3所示的多个消防站布局优化整体分析方法。道路道路

37、道路道路道路道路道路道路图3.1小块区域抽象分解为“结点”bdabdacc 图 3.2 新增消防站d的责任区界线(图中虚线)建立消防责任区模型建立消防责任区模型确定消防站数量确定消防站数量确定消防站布局初步方案确定消防站布局初步方案对每个责任区计算最优选址对每个责任区计算最优选址对各个消防站选址进行修对各个消防站选址进行修正对消防站责任区划分进行修正对消防站责任区划分进行修正与上次结果的差别 与上次结果的差别 结束结束图 3.3 消防站布局优化整体分析框图4 城市消防站布局评估及内容为了论述方便,做以下假定和定义:假定:(1)消防队抵达靠近火灾现场最近的路径,则认为已抵达火灾现场,即可认为火灾

38、均发生在各条路径上。各条路径上发生火灾的概率相同；(2)在某个时期内每条路径上发生且仅发生一次火灾；(3)消防队以属地化原则响应事故。定义:(1)行车时间消防车辆从消防站出发到各条路径之间的时间间隔； (2)指定行车时间段规定行车时间标准的时间区间； (3)M城市路径总数； (4)N城市消防站总数； (5)各消防站原辖区所包含的路径数量； (6)经过消防站最优辖区划分后,各消防站所包含的路径总；(7)路径长度,在本文中特指消防车辆通过路径j所需要的时间。该时间取决于路径上的实际行车速度、消防车辆的性能以及路径的实际长度； (8) S该参数表示从消防站i到路径j的最短距离。4.1 消防站响应覆盖

39、率就城市消防站布局评估而言,首先考虑的问题就是布局消防站在指定行车时间段内的保护范围有多大?针对该问题,我们提出消防站布局评估的第一个指标消防站响应覆盖率。该指标定义为:在指定行车时间段内,城市所有消防站的保护路径总长度占城市所有路径总长度的比率。其数学描述如下:假定指定行车时间段为T, T,则消防站响应覆盖率R=100 j1,2M (4.1)式中,T满足 TST, k1,2N指定的第一个行车时间段通常限制在消防第一出动所需行车时间之内;其余时间段则可根据保护对象增援需求灵活确定。例如,按照城市消防站建设标准中的“5min消防”原则,可指定的第一个行车时间段为(0, 4min),第二个行车时间

40、段为(4, 8min),依次类推。该指标重点反映了城市消防安全性能对消防站布局的基本需求,并凸显了城市极个别消防站辖区面积过大带来的影响。在具体评估时,按照佩瑞多原理,可要求在第一行车时间段内的城市消防站响应覆盖率在80%以上作为评判依据,其值越大,说明消防站布局的消防安全性能越高。4.2 消防站交叉响应覆盖率城市消防响应覆盖率指标分析评估主要是评估消防站布局满足城市消防安全性能基本需求的程度,消防站只有满足一定数量才能达到城市消防安全性能基本需求。然而,并不是消防站数量越多越好,还应当考虑消防站布局的经济性。因此,我们提出了“消防站交叉响应覆盖率”评估指标,其值是指在指定的行车时间段内(该指

41、定时间段均以0作为下限)重复保护路径总长度占所有该指定行车时间段内保护路径总长度的比率。其数学描述为: 假定指定的行车时间段为(0,T),各消防站在该时间段内响应的路径总长度为R,k1,2N则C=100 (4.2)其中,Ti满足ST, k1,2,N一般而言,指定行车时间段的T值为消防第一出动所需行车时间,如4min。当然,该T值也可选择为消防站阶段响应所需行车时间,如8min。这样就可利用该指标分析消防站布局的增援性能。该指标重点反映了消防站布局的冗余性。在理想布局情况下,消防第一出动所需行车时间内的消防站交叉响应覆盖率为零,显然在实际情况下不可能发生。因此,根据消防站辖区面积及保护范围确定的

42、一般原则,可将消防第一出动所需行车时间内的消防站交叉响应覆盖率的评判依据设定为1015%,其值越小,说明消防站布局的经济性越合理。另外,该指标也能够反映消防站布局增援性能,要求在大于第一出动所需行车时间内的消防站交叉响应覆盖率越高越好,因为这表明消防站布局加强了消防站之间的增援。针对消防站布局而言,以上两个消防站覆盖指标之间关系是互相补充,互相制约。消防站响应覆盖率着重于体现消防站布局对整个城市提供保护的程度,而消防站交叉响应覆盖率则着重强调消防站的第一出动响应范围重叠程度以及消防站之间的增援性能。在消防站数量确定的情况下,不同的消防站布局方案的消防第一出动时间内的消防站响应覆盖率和交叉响应覆

43、盖率这两个指标呈相反趋势,即:如果消防站在指定行车时间段内的覆盖率越高,则交叉覆盖率会越低。反之亦然。4.3 辖区范围指标由于消防队一般是根据属地化原则响应事故,而辖区范围作为消防站布局的重要组成部分,事实上对消防队接处警效率具有重要影响。然而,长期以来辖区范围的划分在相关标准中缺乏说明,且在消防站布局规划中往往也缺乏科学考虑,故具有较大的随意性和主观性。因此,本指标就是针对在已确定消防站数量和位置的情况下,不同辖区范围划分对城市消防安全性能的影响而提出的。在此,采用了对比法进行分析。4.3.1 最优辖区范围划分原理如果某条路径j到消防站k的距离最短,则认为路径j包含于消防站k的辖区。意即,消

44、防站k的辖区为距离其最短的路径集合。以上最优辖区范围划分原理是朴素的,具有一定公理特征。然而在实际的消防站布局中,各消防站辖区划分却很少主动遵循这一原理,有些甚至是远远背离该原理,故非常有必要针对消防站辖区范围进行科学分析、评估。当然辖区范围的划分在实际中还受到行政区划、城市历史沿革、管理等因素的制约,但在本文中不予考虑。4.3.2 城市消防响应平均行车时间性能提升根据假定,我们将城市消防响应平均行车时间定义为:城市各消防站对辖区内每条路径响应一次所需的时间总和除以城市的路径总数,其数学描述为R= (4.3)=0，如果路径j不在消防站i的辖区内；=1，如果路径j在消防站i的辖区内根据上述公式可

45、得出城市原有消防站辖区划分的城市消防响应平均行车时间,R。通过最优辖区划分,可得出一个新的城市消防响应平均行车时间,R。则城市消防响应平均行车时间性能提升(R)为: R= RR (4.4)该指标直接反映城市消防响应平均行车时间性能。如果R=0,则目前城市各消防站的辖区划分已经达到最优。但就目前我国城市消防站布局而言,一般情况下R0。该指标具有一定经济含义。即该指标反映了城市消防响应平均行车时间随不同辖区范围划分的变化。假定城市消防响应平均行车时间每提高1min,可挽救的经济损失价值为X万元,则相对于原辖区而言,最优辖区划分所挽救的经济损失价值为XMR。由此可见,该指标对于评估消防站辖区范围具有

46、非常重要的意义。4.3.3 消防站响应平均行车时间性能提升由于城市消防响应平均行车时间性能提升仅仅是从整个城市的角度分析消防站辖区范围,指标值与城市规模、消防站数量有关,并不能完全真实地反映城市局部消防站辖区范围划分是否合理。因此,本文针对城市各消防站提出另一个辖区范围评估指标,即消防站响应平均行车时间性能提升。该指标为:消防站最优辖区与原辖区内消防响应平均行车时间之差与消防站最优辖区内消防响应平均行车时间的比值,其数学描述如下:R= i1,2,3,N (4.5) R=100 i1,2,3,N (4.6)式中: R为消防站响应平均行车时间；R消防站i响应平均行车时间性能提升； =0如果路径j不在消防站i的辖区内； =1如果路径j在消防站i的辖区内；R原辖区划分时消防站i的响应平均行车时间；最优辖区范围划分时消防站i的响应平均行车时间；该指标用于评估城市各消防站的辖区范围划分是否合理。如果该值为零,则认为该消防站辖区范围划分已达到最优,显然合理；如果该值大于等于15%,则认为该消防站辖区划分有必要