1、 工程机械应急救援管控技术概述第一章绪论1.1 研究的背景人类自诞生以来无时不在与自然灾害等突发事件进行着抗争。频发的自然灾害、事故灾害给人类生产、生活带来了巨大影响与挑战。联合国机构国际减灾战略 于 2010 年 1 月 28 日在日内瓦发布全球过去 10 年来自然灾害统计报告得出：2000 年至 2009年，全球共发生 3852 起自然灾害，直接导致超过 78 万人死亡，近20 亿人受到影响，经济损失高达 9600 亿美元1。特别是近几年来，一系列重大自然灾害令人触目惊心：2008 年 5 月缅甸强热带风暴纳尔吉斯造成高达 13 万死亡，100 万人失去住所；2010 年 1 月海地南部发
2、生 7.0 级地震，1/3 的国民受灾，死亡 22 万；同年 2 月智利发生了 8.8 级强烈地震，释放的能量为海地地震的 80倍，超过 150 万所房屋倒塌并引发海啸灾害，死亡人数 800 以上；2011 年 3 月 11 日，日本宫城县以东太平洋海域发生里氏 9.0 级地震，地震引发大规模海啸，并引发福岛第一核电站发生核泄漏事故，造成至少 15875 人死亡、26992 人受伤，遭受破坏的房屋 1168453 栋，为日本二战后伤亡最惨重的自然灾害2；2012 年 10 月，飓风桑迪袭击了古巴、牙买加、海地、美国等地，造成了大量财产损失和人员伤亡，美国东部地区 800 万人无电力供应，10
3、万人无家可归，损失估价可能达到 500 亿美元3。我国地域辽阔，物产丰富，与此同时也是世界上自然灾害与事故灾害等突发事件最为频发的国家之一，突发事件的种类之多，范围之广，频率之高，影响之大已经对我国经济、社会的发展造成了严重的影响，特别在近几年，突发事件发生的频率和强度明显超过以往。2008 是国人挥之不去的记忆，1 月10 日至 2 月初，我国南方湖南、贵州、江西、湖北等 20 多个省（区、市）出现罕见低温雨雪冰冻天气，受恶劣天气的影响，京珠高速湖南境内在 1 月 26 日滞留车辆达 2 万余台，人员达 6 万以上，多日的雨雪天气还导致湖南、贵州、安徽等省共计 21 个机场关闭，1 月 30
4、 日，京广线南段和沪昆线部分区段受阻，致使广州地区滞留旅客达 80 万人，持续的低温天气还导致湖南、江西、贵州等地区的电网遭受历史上最严重的覆冰灾害，部分县城停水停电，严重影响广大群众的生产、生活4。.1.2 工程机械应急救援研究现状与发展趋势国外自工业革命后，一系列技术革命使得机器得到飞跃的发展与广泛的应用，工业发达国家早在 19 世纪末就已应用抢险救援装备来扑灭火灾和救助海难人员，到 20 世纪西方工业国已开始使用现代化救援装备，应急救援走上了职业化道路12。在与自然灾害的长期斗争中，广大研究人员对工程机械应急救援进行了深入的研究，研究成果涉及到应急管理的方方面面，工程机械应急救援研究得到
5、深化与完善。（1）理论研究MichaelMarkun,FrankFiedrich,FritzGehbauer 等根据地质等级、当地建筑物相关数据等建立了地震灾害防灾模型，该模型可以用于灾后受损建筑物与受伤人员的评估，并根据评估结果合理安排资源13。Fiedrich,F.Gehbauer 和 U.Rickers 建立了以地震灾害中死亡人数最少为目标的工程机械在不同救灾任务下救援动态分配模型，该模型综合考虑了道路受损、次生灾害、医疗不足等多个因素对死亡人数的影响14 。 AlbertY.ChenandFenioskyPena-Mora 受蜂群觅食的启发提出了一种对救灾工程机械动态分配的数学模型，能
6、极大的提高工程机械的整体救援效率。以上研究对工程机械应急救援时的静态配置与动态分配具有较强的理论价值15。第二章工程机械应急救援理论分析2.1 相关术语的定义按照国家突发公共事件总体应急预案的规定，突发公共事件分为自然灾害、事故灾害、公共卫生事件和社会安全事件四大类。各类事件按照其性质、严重程度、可控性和影响范围等因素，可以分为级（特别重大）、级（重大）、级（较大）级（一般）四个等级29。本文所研究的工程机械应急救援主要针对自然灾害与事故灾害。工程机械：中国工程机械工业协会于 2011 年对工程机械的定义与类别划分进行了规范：凡土方工程，流动起重装卸工程，人货升降输送工程，市政、环卫及各种建设
7、工程、综合机械化施工以及同上述工程相关的生产过程机械化所应用的机械设备，称为工程机械30。它包括挖掘机械、起重机械、铲土运输机械、路面施工与养护机械、工业车辆、混凝土机械、桩工机械、掘进机械、市政与环卫机械、混凝土制品机械、压实机械、装修机械、高空作业机械、凿岩机械、钢筋及预应力机械、气动工具、军用工程机械、电梯与扶梯 18 各大类，已经成为我国基本建设不可或缺的力量。尤其在近来突发事件处置中，工程机械救援表现抢眼、贡献突出，相信在不久的将来，适用于应急救援的工程机械将成为工程机械大家族中新的一员。.2.2 应急救援的特点应急救援行动是指在突发自然灾害发生时，为及时营救人员、疏散撤离现场、减缓
8、事故后果和控制灾情而采取的一系列有组织、有计划的抢救援助活动。它以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标，需要在很短的时间内集结、协调各种资源与救援力量，并根据灾害的发展情况调整相应的救援方案，最大限度的减少自然灾害给社会、经济造成的损失。它具有如下特点：由于自然灾害等突发事件的发生具有突发性，它们在很短的时间内就会造成大量的人员伤亡、房屋倒塌与诱发次生灾害等。为了最大限度的减少伤亡和损失，必须在短时间启动应急预案，调集应急救援人员、装备、救援物资等展开救援行动。一般在灾害发生前的初期，应急需求量很难得到满足，但对于大型突发自然灾害来说，一旦因救援资源不足而错过最佳救援时间将导致被困人员生还
9、率急剧下降，如图 2.1 所示22 。因此应急救援工作必须在一定时限的条件下才能取得救援效果，如地震救援黄金时间一般为灾后的 72h 内，火灾救援一般为灾后 15min 内，民政部规定应急物资需在灾害发生的 24h 发放到灾民手中。因此应急救援行动的紧迫性是不言而喻的。第三章工程机械应急救援管理过程分析.193.1 工程机械应急救援管理的过程划分.193.2 工程机械应急救援队的建设.203.2.1 突发公共事件应急救援力量概况.203.2.2 工程机械救援队组织结构与建设规划.213.3 救援机械的研发.263.4 救援机械的储备.283.5 本章小结.30第四章工程机械应急救援队建设与评估
10、指标体系研究.314.1 工程机械应急救援队应急救援能力建设.314.2 工程机械应急救援队伍应急救援能力评估.334.2.1 应急救援能力评估发展现状.334.2.2 评估指标体系的构建.354.3 工程机械应急救援队应急救援能力指标体系评估的方法.374.3.1 综合评估方法简介.374.3.2 模糊综合评价法的实施步骤.384.4 救援能力评估算例.394.5 本章小结.41第五章应急救援工程机械的配置方法与调度模型研究.425.1 救援机械的任务需求要素.425.2 救援机械的配置.455.3 救援机械的应急调度.495.4 本章小结.67第六章工程机械应急救援辅助决策系统构建6.1
11、辅助决策系统概述辅助决策系统是一个能为决策者提供辅助的计算机软件系统，它以计算机和现代化信息技术为基础，综合运用了运筹学、管理学、控制论和行为科学等基础学科知识，为决策者提供信息支持、方法支持和智能支持63。随着计算机技术与其他基础学科的发展，计算机辅助决策系统已经广泛的应用于各个行业与领域，决策者通过辅助系统对信息的搜集与处理，极大的提高了决策部署的效率与质量，特别是在复杂问题的处置与决策中，其优越性尤其突出。决策系统在形式上可能会多种多样，但其主要结构框架是一致的，如图6.1 所示，系统结构框架包括用户、人机接口、数据库、知识库、模型库、方法库与各库对应的管理系统。其中用户是核心，是决策的
12、最终制定者；人机接口则是用户与计算机进行沟通的桥梁；数据库用于储存辅助决策的各种数据与资料；知识库用于存放各种规则、因果关系、决策者的经验等，它能解决一些单纯用定量方法无法解决的问题；模型是人们研究客观事物的一种手段，它可以描述事物的状态与发展趋势，而在决策系统中则是解决问题的数学方法，模型库就是这些数学方法的集合，通过对问题的识别与问题表达，进行规划、推理、分析、建议，提供多种备选决策方案；方法库主要是一个软件系统，它是模型应用的支撑系统，能为模型的求解提供算法。结论本论文以工程机械应急救援的管理为研究对象，通过对国内外相关资料的搜集研究，结合我国应急救援的发展现状，总结了我国工程机械应急救
13、援管理的内容与方法，并重点对工程机械应急救援队的建设与能力评估，工程机械的配置与调度等内容进行了详细研究，建立了工程机械救援队的雏形与评估指标体系，为工程机械的配置与调度建立了数学模型。本论文的贡献与创新点主要体现在以下方面：（1）通过对工程机械在应急救援中实践总结，将其救援任务分为搜索救援、危险建筑工程处置和道路维护抢修三个大类，根据救援任务的差异将应急救援工程机械进行了细化分类，提出了从种类、数量、质量、结构组成四个方面分析救援需求的思路。（2）将工程机械应急救援管理的生命周期划分为准备、响应、恢复三个阶段，并对各阶段管理的具体内容进行明确。对工程机械的研发和储备给出了建议与指导。（3）提出了建立工程机械应急救援队的设想、各地区可以依据行政区域的大小分别建立工程机械应急救援中队、大队、支队、总队，甚至可以依据灾害的差异组合建立大区域级别的联合救援队伍。同时对救援队伍的外部隶属关键、内部组织构成以及力量来源进行了研究。
