超立方体排队均衡下消防协同救援设施选址配置优化研究

发布时间：2020-07-19 12:42

【摘要】：近年来,随着我国城市化进程的加快,高层住宅火灾、人员密集场所火灾、危险化学品泄漏等城市灾害越发频繁,灾害规模和救援难度呈上升趋势。针对目前我国消防应急资源战略布局等关键技术研究不足、资源配置缺乏科学有效优化方法等问题,本文对城市消防灾害风险进行了分类分级评估,实现了在消防应急服务“分类、分级、就近响应机制”下和超立方体排队均衡条件下消防应急资源选址配置集成问题优化。基于Fine Kinney风险评估理论和Dematel系统因素分析理论,研究建立了城市消防灾害风险评估框架。通过对灾害种类相似度、灾害环境暴露度和灾害后果概率进行评估,提出城市消防灾害风险评估模型与步骤,最终确定灾害风险评估等级。以哈尔滨市消防安全重点单位为研究对象,对其火灾风险指数和火灾风险等级进行评估,得到了哈尔滨市消防灾害风险等级分布图,为后续章节的优化模型提供了准确的灾害风险数据。通过对城市消防应急服务响应机制进行分析,归纳并详细阐述了消防应急服务力量的分类响应机制、分级响应机制和就近调派机制。针对各项机制,结合设施选址渐进覆盖理论,提出了消防站战略选址的车辆数量渐进覆盖约束、车辆距离渐进覆盖约束和车辆协同救援约束,构建了以上约束下的消防站战略选址模型。将模型应用于小规模网络,以验证模型正确性。结果显示,协同救援与综合渐进覆盖下消防站选址模型能够有效计算消防站及站内消防车辆对不同等级、种类需求点的覆盖水平。考虑到消防应急服务资源的不确定性,将超立方体空间排队模型引入到适用于我国消防应急机制的车辆配置优化模型中。通过对经典超立方体空间排队模型的部分约束进行松弛,提出了更为通用的形式,即适用于车辆协同配合模式的超立方体空间排队均衡模型。对不同种类需求点的需求到达率比值和协同车辆编队救援效率进行敏感度分析,得出了不同场景下的消防应急车辆响应失效概率、工作量和响应频率等系统重要性能指标。为了探索消防车辆数量、空间分布以及响应方案可能对消防服务系统效能产生的影响,将提出的超立方体排队论模型嵌入经典车辆配置优化模型进行优化。基于“选址-配置”优化理论,将协同超立方体排队均衡条件下车辆配置模型嵌入到基于渐进覆盖及协同救援的消防站战略选址模型中,提出了适用于我国消防救援机制的“选址-配置”优化模型,即“超立方体排队均衡条件下消防站渐进覆盖及车辆协同配置优化模型”。考虑到问题求解的复杂性,采用“随机搜索算法”和“改进型最速下降法”相结合的混合启发式算法对模型进行求解。在案例分析中,对消防站不同关联模式进行了比较,并对成本预算、消防站规模,消防站关联成本等重要参数进行了敏感度分析。优化结果证实了算法的有效性,反映了现有消防设施选址与消防车配置的不足,为下一步消防资源建设与管理决策提供有益参考。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU998.1
【图文】：

技术路线图,技术路线

技术路线

框架图,灾害风险评估,框架

2.2.2 基于 Fine Kinney 理论的风险评估框架根据Fine Kinney方法，将灾害风险评估的三要素分为灾害事件的种类相似度准则、暴露度准则和灾害后果准则，如图2-1所示。2.2.2.1 种类相似度准则《中华人民共和国消防法》[1]规定，消防部队按照国家规定承担重大灾害事故和其他以抢救人员生命为主的应急救援工作。国务院《关于进一步加强消防工作的意见》要求“充分发挥公安消防队作为应急抢险救援专业力量的骨干作用”，进一步明确了“公安消防队在地方各级人民政府统一领导下，除完成火灾扑救任务外，要积极参加以抢救人员生命为主的危险化学品泄漏、道路交通事故、地震及其次生灾害、建筑坍塌、重大安全生产事故、空难、爆炸及恐怖事件和群众遇险事件的救援工作，并参与配合处置水旱、气象、地质灾害、森林、草原火灾等自然灾害，矿山、水上事故，重大环境污染、核与辐射事故和突发公共卫生事件”。部消防局《火警和应急救援分级规定（试行）》火警类型分为普通建筑、高层建筑、地下建筑、易燃易爆危险品场所火警等种类。应急救援类型包括危险化学品泄漏、交通工具、建筑物倒塌、自然灾害、公共突发事件等种类。因此，可将种类相似度准则的目标层根据灾害类型予以分类。表

灾害风险评估,暴露度,框架,影响因素

暴露度影响因素的相互作用关系

【参考文献】