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摘要：消防站布局是消防规划的重要内容，可以通过责任范围进行评价。本文利用基于GIS（地理信息系统）的交通规划软件Transcad建立消防站责任范围模型。并以深圳市松岗街道消防规划为例，评价消防站布局的合理性。
关键词：Transcad ;GIS ;消防站;责任范围;布局Abstract: The fire station layout is an important content of the fire plan, can be evaluated by the scope of responsibility. In this paper, based on the GIS (Geographic Information System) transportation planning software Transcad to establish the fire station coverage model. Taking Shenzhen street Songgang city fire protection planning as an example, evaluate the rationality of fire station layout.
Keywords: Transcad; GIS; the fire station layout; responsibility;
中图分类号：D035.36文献标识码：A 文章编码
1 引言
城市消防站布局规划是城市消防规划的重要内容，在城市建设和发展中具有重要意义，包括消防站的选址和消防责任区的划分[1]。根据消防要求，在消防指令后5分钟内要到达火场，争取救援黄金时间。近年有研究利用GIS建立拓扑模型[1][2]，考虑消防车通行道路的行车速度等参数，确定消防站责任范围，进行布局规划。transcad是基于GIS的交通规划软件，提供了各种网络分析功能，可以简单方便的将城市道路网系统与GIS结合，并能根据实际的交通管理、节点形式设置网络参数，在消防出警时间的约束下，通过消防站责任范围的分析，对消防站布局的合理性进行评价。
2消防站及消防车通道
消防救灾是通过消防车通道来实现的，消防责任范围的大小与消防车通道的可达性、密度、道路通行能力以及消防服务时间有密切关系，在消防服务时间确定的情况下，消防布局应考虑到具体的道路通行条件。
2.1 消防站
城市消防站可以分为普通消防站和特勤消防站，本文所指消防站主要为普通消防站。根据《城市消防站建设标准（建标152-2011）》，普通消防站的布局一般应以接到指令后5分钟内消防队可以到达辖区边缘为原则确定，同时《城镇消防站布局与技术装备配备标准GNJ1-82》规定，从发现起火、报告火警、接警出动、消防车到场和开始出水扑救的总时间为15分钟，其中接警出动1分钟，行车到场4分钟。因此，消防站到达责任区域边界的时间应为4分钟以内。
2.2 消防车通道
消防车通道是指可供消防车行驶的城市各级道路（高速公路、城市快速路、主干道、次干道、支路）以及小区内部的消防车通道。
根据《城市消防规划规范》要求，规划小区、组团内部消防车通道间距不应大于160米。高层建筑周围应设有环形消防车道，消防车道宽不应小于4米。道路距建筑外墙宜大于5米，消防车道靠近建筑物一侧不应设置妨碍登高消防车操作的绿化、架空管线。消防车道路面与上空障碍物之间的净空不小于4.5米。
3 消防站责任范围模型
3.1 既有研究分析
传统的消防站布局是根据城市土地利用规划确定的土地性质来安排消防站，以消防站为圆心，5分钟消防车所能到达的最远距离为半径，所覆盖的范围即为该消防站的责任范围。
针对传统模型对道路状况考虑不足的情况，近几年有研究利用GIS建立拓扑模型[1][2]，配合规划将城市路网的参数（道路等级、通行能力、通行方向等）输入模型，通过模型计算消防车在5分钟之内经道路网能够到达的边界，确定消防站的服务范围。基于GIS的消防站布局模型是以城市实际道路网建立拓扑结构，将道路交叉口抽象为节点，将道路抽象为节点之间的连接线，以消防站为中心，消防车沿着不同等级道路，以不同速度行驶，所能达到的最远点组成的区域即为该消防站的责任区域，如图1所示[1]。
图1 消防站责任范围拓扑图
3.2 消防站责任范围模型
消防站点责任范围应能使消防车在实际的道路条件下，在规定时间内所能达到的最远端。因此将最远端与消防站连接的消防车通道总長作为目标函数（最远端各个点连接起来即为责任范围），规定时间（4分钟）作为约束条件，模型如下：
目标：
约束：
式中：——消防车从消防站出发到达范围边界所需经过的路段的总长度（公里）；——消防车从消防站出发到达范围边界所需经过的第i个消防车通道的速度（公里/小时），与道路等级、通行能力、道路宽度、路面结构等有关；——消防车在第i个消防车通道行驶的时间（分钟）。
在城市道路网中，节点形式和交通管理措施多样，节点的转向以及单行交通组织对消防车的通行速度有较大影响。因此应对行驶速度或时间进行修正。
对时间约束修正：，其中t为掉头或转向的损失时间；
对车速进行修正：，其中为第i个消防车通道的车速折减系数。
4 Transcad应用及案例分析
4.1 Transcad功能模块
Transcad网络分析功能中，可以创建网络带[3](Create Network Impedance Bands)，以消防站为中心，根据特定的影响值（例如，消防车4分钟行程，即前一节模型中的时间约束），在路网中形成边界，围合出的范围即为消防站的责任范围。
同时，Transcad提供了多种不同的方式设定网络，如处罚工具箱，便于解决更多的实际分析问题。可以设定处罚值进行修正，例如转向受物理限制时的处罚。
4.2 建模步骤
4.2.1 建立网络
将消防车通道图导入transcad中，增加道路的属性，如道路行车速度(speed)、通行时间(time)等，并根据路网节点、交通管理的实际情况，设置处罚值，建立网络（Create Network）
4.2.2 建立选择集并创建网络带
在网络模型中，以消防站所处位置的节点，建立选择集，作为消防车通行的起点。
4.2.3 创建网络带
以时间(t)作为基础数据，最大影响值选4分钟，创建影响带，即可得到消防站的责任范围。
图2 选择集（左）和网络带（右）
4.3 案例分析
以深圳市松岗街道消防规划为例。松岗街道规划建设用地面积约34.89平方公里，规划消防车通道主要由高快速路、主干路、次干路承担，现状仅有1个消防中队，通过transcad分析，消防中队的4分钟覆盖范围（即责任范围）为7.6平方公里，仅能覆盖街道的20%，因此需要新增消防站。
根据规划，将在现状基础上，新增5处消防站（共6个消防站），通过transcad分析，消防站的责任范围共约37.2平方公里，部分消防站的4分钟覆盖范围存在重叠，在新增消防站的基础上，可以实现松岗街道规划建设用地的全覆盖。
图3 现状（左）和规划（右）4分钟行程图
5 结语
消防站的责任范围主要决定因素为消防车通行时间（4分钟），与消防车通道网络紧密相关，而Transcad为以GIS为基础的交通规划软件，可以方便准确处理有关道路网络的相关数据，建立网络带，模拟消防站的责任范围，进而评价消防站布局的合理性。
参考文献：
[1] 邓轶，李爱勤，窦炜. 城市消防站布局规划模型的对比分析. 地球信息科学.2008.10(2)：242~245
[2] 苟刚，刘长云，黄伶俐. 基于GIS的城市消防站可达性研究. 计算机科学. 2010. 37(7A)：148~150
[3] Caliper Corporation. Transcad user guide.
[4] 城市消防站建设标准（建标152-2011）
[5] 城市消防规划规范
[6] 城镇消防站布局与技术装备配备标准(GNJ1-82)
关键词：Transcad ;GIS ;消防站;责任范围;布局Abstract: The fire station layout is an important content of the fire plan, can be evaluated by the scope of responsibility. In this paper, based on the GIS (Geographic Information System) transportation planning software Transcad to establish the fire station coverage model. Taking Shenzhen street Songgang city fire protection planning as an example, evaluate the rationality of fire station layout.
Keywords: Transcad; GIS; the fire station layout; responsibility;
中图分类号：D035.36文献标识码：A 文章编码
1 引言
城市消防站布局规划是城市消防规划的重要内容，在城市建设和发展中具有重要意义，包括消防站的选址和消防责任区的划分[1]。根据消防要求，在消防指令后5分钟内要到达火场，争取救援黄金时间。近年有研究利用GIS建立拓扑模型[1][2]，考虑消防车通行道路的行车速度等参数，确定消防站责任范围，进行布局规划。transcad是基于GIS的交通规划软件，提供了各种网络分析功能，可以简单方便的将城市道路网系统与GIS结合，并能根据实际的交通管理、节点形式设置网络参数，在消防出警时间的约束下，通过消防站责任范围的分析，对消防站布局的合理性进行评价。
2消防站及消防车通道
消防救灾是通过消防车通道来实现的，消防责任范围的大小与消防车通道的可达性、密度、道路通行能力以及消防服务时间有密切关系，在消防服务时间确定的情况下，消防布局应考虑到具体的道路通行条件。
2.1 消防站
城市消防站可以分为普通消防站和特勤消防站，本文所指消防站主要为普通消防站。根据《城市消防站建设标准（建标152-2011）》，普通消防站的布局一般应以接到指令后5分钟内消防队可以到达辖区边缘为原则确定，同时《城镇消防站布局与技术装备配备标准GNJ1-82》规定，从发现起火、报告火警、接警出动、消防车到场和开始出水扑救的总时间为15分钟，其中接警出动1分钟，行车到场4分钟。因此，消防站到达责任区域边界的时间应为4分钟以内。
2.2 消防车通道
消防车通道是指可供消防车行驶的城市各级道路（高速公路、城市快速路、主干道、次干道、支路）以及小区内部的消防车通道。
根据《城市消防规划规范》要求，规划小区、组团内部消防车通道间距不应大于160米。高层建筑周围应设有环形消防车道，消防车道宽不应小于4米。道路距建筑外墙宜大于5米，消防车道靠近建筑物一侧不应设置妨碍登高消防车操作的绿化、架空管线。消防车道路面与上空障碍物之间的净空不小于4.5米。
3 消防站责任范围模型
3.1 既有研究分析
传统的消防站布局是根据城市土地利用规划确定的土地性质来安排消防站，以消防站为圆心，5分钟消防车所能到达的最远距离为半径，所覆盖的范围即为该消防站的责任范围。
针对传统模型对道路状况考虑不足的情况，近几年有研究利用GIS建立拓扑模型[1][2]，配合规划将城市路网的参数（道路等级、通行能力、通行方向等）输入模型，通过模型计算消防车在5分钟之内经道路网能够到达的边界，确定消防站的服务范围。基于GIS的消防站布局模型是以城市实际道路网建立拓扑结构，将道路交叉口抽象为节点，将道路抽象为节点之间的连接线，以消防站为中心，消防车沿着不同等级道路，以不同速度行驶，所能达到的最远点组成的区域即为该消防站的责任区域，如图1所示[1]。
图1 消防站责任范围拓扑图
3.2 消防站责任范围模型
消防站点责任范围应能使消防车在实际的道路条件下，在规定时间内所能达到的最远端。因此将最远端与消防站连接的消防车通道总長作为目标函数（最远端各个点连接起来即为责任范围），规定时间（4分钟）作为约束条件，模型如下：
目标：
约束：
式中：——消防车从消防站出发到达范围边界所需经过的路段的总长度（公里）；——消防车从消防站出发到达范围边界所需经过的第i个消防车通道的速度（公里/小时），与道路等级、通行能力、道路宽度、路面结构等有关；——消防车在第i个消防车通道行驶的时间（分钟）。
在城市道路网中，节点形式和交通管理措施多样，节点的转向以及单行交通组织对消防车的通行速度有较大影响。因此应对行驶速度或时间进行修正。
对时间约束修正：，其中t为掉头或转向的损失时间；
对车速进行修正：，其中为第i个消防车通道的车速折减系数。
4 Transcad应用及案例分析
4.1 Transcad功能模块
Transcad网络分析功能中，可以创建网络带[3](Create Network Impedance Bands)，以消防站为中心，根据特定的影响值（例如，消防车4分钟行程，即前一节模型中的时间约束），在路网中形成边界，围合出的范围即为消防站的责任范围。
同时，Transcad提供了多种不同的方式设定网络，如处罚工具箱，便于解决更多的实际分析问题。可以设定处罚值进行修正，例如转向受物理限制时的处罚。
4.2 建模步骤
4.2.1 建立网络
将消防车通道图导入transcad中，增加道路的属性，如道路行车速度(speed)、通行时间(time)等，并根据路网节点、交通管理的实际情况，设置处罚值，建立网络（Create Network）
4.2.2 建立选择集并创建网络带
在网络模型中，以消防站所处位置的节点，建立选择集，作为消防车通行的起点。
4.2.3 创建网络带
以时间(t)作为基础数据，最大影响值选4分钟，创建影响带，即可得到消防站的责任范围。
图2 选择集（左）和网络带（右）
4.3 案例分析
以深圳市松岗街道消防规划为例。松岗街道规划建设用地面积约34.89平方公里，规划消防车通道主要由高快速路、主干路、次干路承担，现状仅有1个消防中队，通过transcad分析，消防中队的4分钟覆盖范围（即责任范围）为7.6平方公里，仅能覆盖街道的20%，因此需要新增消防站。
根据规划，将在现状基础上，新增5处消防站（共6个消防站），通过transcad分析，消防站的责任范围共约37.2平方公里，部分消防站的4分钟覆盖范围存在重叠，在新增消防站的基础上，可以实现松岗街道规划建设用地的全覆盖。
图3 现状（左）和规划（右）4分钟行程图
5 结语
消防站的责任范围主要决定因素为消防车通行时间（4分钟），与消防车通道网络紧密相关，而Transcad为以GIS为基础的交通规划软件，可以方便准确处理有关道路网络的相关数据，建立网络带，模拟消防站的责任范围，进而评价消防站布局的合理性。
参考文献：
[1] 邓轶，李爱勤，窦炜. 城市消防站布局规划模型的对比分析. 地球信息科学.2008.10(2)：242~245
[2] 苟刚，刘长云，黄伶俐. 基于GIS的城市消防站可达性研究. 计算机科学. 2010. 37(7A)：148~150
[3] Caliper Corporation. Transcad user guide.
[4] 城市消防站建设标准（建标152-2011）
[5] 城市消防规划规范
[6] 城镇消防站布局与技术装备配备标准(GNJ1-82)