加强第一出动力量与兵力精确投放的研究与探讨

丰国炳 丰嘉源

加强第一出动力量与兵力精确投放的研究与探讨

丰国炳 丰嘉源

如何在第一出动时把科学的、充足的、精准的消防兵力投放到火场上，不但涉及到调度人员和指挥人员的经验、判断、直觉思维能力，还涉及和考量调度人员和指挥人员的科学决策水平，非常值得研究和探讨。本文提出了消防兵力和火势的量化方法，介绍如何把科学精确的兵力调度和投放到灭火救援第一线。

第一出动力量 战斗力量化 兵力 火势 兵力精确投放 兵力有效饱和值

在灭火等救援行动中，消防兵力的投放问题，是一个非常复杂又必须面临的问题，在实践中我们发现经常有两个极端情况出现：（1）以往的灭火救援兵力调度中经常出现，如果不能正确地决定第一出动到场的总兵力，而是第一出动估计兵力不足或调度兵力不足，到场时发现不能控制，再请求指挥中心调派增援力量，这其间增援兵力运动的时间，城市交通堵塞可能耽误的时间，一般在30分钟以上，往往延误了宝贵的战机，错失了最佳灭火救援时机。（2）现在各级领导特别注重加强消防兵力的第一出动，结果是有的地方第一出动兵力不加区分地多多益善，这种多多益善有时是盲目的，没有对症下药，会带来一个新问题，就是在一定的正面和纵深内投入的车辆、泡沫和水源等消防资源不是越多越好，这是因为对一个管区的消防力量来说它是有限的，这里论述的是合理最优配置；另一方面，一定的正面和纵深内兵力的投入有一个饱和值，超过这个饱和值，过剩的兵力反而影响了灭火救援工作展开，使得综合战斗力下降！

以上两种做法都有问题，对日常的灭火救援工作带来的危害不言而喻。如何在第一出动时把科学的、充足的、精准的消防兵力投放到火场上，不但涉及到调度人员和指挥人员的经验、判断、直觉思维能力，还涉及和考量调度人员和指挥人员的科学决策水平，非常值得研究和探讨。

很多单位和部门，兵力第一出动的调度是通信部门在管理，有的地方“三台合一”后，第一出动调度甚至在当地公安局指挥中心，灾害现场的作战指挥是战训部门在负责，出现了指挥人员与调度人员的工作结合不密切，调度人员不清楚灭火救援基础工作，灭火指挥人员不清楚初级调度的情况比较多，在实践中会造成工作的被动。

要解决用兵的科学性，必须要了解和研究所使用装备的具体性能指标、作战参数，同时要判断了解灾情的危害、危险程度，除此而外，还要具有当代科学发展观的认识观念，并从以下三点加强认知。

第一点：非制式、非统一装备的量化：经常听到这样的一种观点，说消防部队装备是万国装备，不是制式装备，同类型装备不好比较。是否真的是这样，我们以云梯车为例，云梯车的战斗力量化，可以用五个核心工作指标来表示：1、最大工作高度，2、升降平台往返周期时间，3、平台液压支撑架展开时间，4、工作状态时展开的地面面积，5、工作时的稳定度和操控性。因为每个指标对云梯车战斗力的贡献不同，所以权重有所不同。有了具体指标，无论云梯车是进口还是国产，它的战斗力马上就能被具体量化。

同样水罐消防车战斗力量化，可以用另外三个工作指标来表示：1、载水总吨位，2、车泵流量，3、发动机功率。有了具体指标，同样它的战斗力马上就能被具体量化。

第二点：用系统工程理论指导兵力投入工作：俗话说作战指挥“外行看装备，内行看补给”。这个观念在消防灭火救援中的重要性逐步显现，这种显现是通过经验和教训取得的。在大连新港码头油库爆炸火灾中，虽然装备一流，但远程供水系统起了非常关键的作用。消防的弹药补给就是水与药剂，试想一下，在这种大面积油品火灾中，如果水源和药剂不足或供给不上，将会带来灾难性后果。一般的情况下，大家都知道好装备能带来绝对优势，但往往没有重视到响应的配套补给。所以如一味追求新装备，而不考虑与之配套的补给，战斗力的发挥将相当有限。

重视防灭相结合工作的系统化，我们所说的“防”“灭”结合不仅要体现在日常宏观工作，在灭火救援行动中，更要精细化体现防灭结合，防是指防“成灾”，灭是指灭“可控（制的火）”，体现系统化工作理念，即在消防第一出动力量到场之前，防火分隔已经起作用、防火卷帘已经放下、喷淋系统已经开启、单位内部安保人员已经发挥作用在有次序地疏散人员，使“火势”能压缩在一定的数值范围内，此时能与之抗衡的兵力就对应小，而且到场以后的力量能在地幅内可以得心应手地施展开。

第三点：重视车辆装备的性能指标测试工作：在日常的管理工作中，经常听到管理者说要实施精细化管理。车辆装备就是我们消防部队作战的武器，如对武器性能指标能做到一清二楚那将是打赢、打胜并确保自身安全的前提。部消防局领导和专家非常务实，对高层建筑、石油化工、地下设施、大跨度厂房等类型逐一做测试工作。对各种车辆装备的性能做具体的测试工作。笔者在2007年有幸随部局战训处领导，赴广东、四川两总队，测试了不同消防车辆的最大供水距离和高度，测试了常压状态下单干线最大供水距离、高压状态下单干线供水最大距离（以水带能承受的最大压力为准）。笔者记得在单干线供水试验中，在高压状态下供水距离达300米时，出口工作压力仍然满足灭火要求，但铺设水带等工作花了30分钟。通过一系列的测试和实验，掌握了许多准确数据，为装备的战斗力量化积累了宝贵的数据。

有了上述正确的认识和基本思维，我们就需要知道，在前期情报信息判断（接警期和第一出动调度期）和可现场目测阶段（到场救援期），对于一定类型的火灾在受控前，究竟要多少合成兵力（人员、各类型车辆、器材）才能与之对抗，最优兵力是多少。

灭火救援战斗过程就是用压倒性最优兵力战胜“火势”的过程。也就是我们常常说的要加强第一出动。研究和探讨的目的就是要解决兵力的量化特别是各种车辆装备的量化、解决“火势”的量化。

本文作者于2002年3月在《消防技术与产品信息》发表了《用模糊数学建立消防灭火救援力量合理配置优选模型的研究》，于2008年5月在《消防科学与技术》发表了《消防兵力精确引导投放模型》论文，提出了灭火救援力量合理配置最优模型和兵力精确引导投放问题。

根据上述引文结果，在最优模型中，灭火救援一开始64%左右的力量应投放在救人行动中，其中特勤人员及其个人防护装备的指数占43%；用于救生用的云梯车、救人用的热成像仪，生命探测仪，逃生面罩等器材的力量指数占21%；27%的力量指数用于控制火势的横向和纵向立体蔓延行动中，其中战斗车辆指数占20%；泡沫和水源等灭火物资资源指数占7%。上面提出了一个重要概念词——兵力指数，指消防灭火救援行动中的一个有效的战斗单元。同类型的力量兵力指数折算非常容易，如定一个标准业务技能加全套个人防护装备的战斗员的兵力指数为1，则业务技能更加熟练与灵活应变能力很强的战斗员，兵力指数能达到2或更高。不同类型的力量兵力指数折算困难一些，如一辆进口53米登高云梯车的兵力指数为80，从数字上衡量，相当于80个标准的战斗员，但是由于其作用的对象不同，功能不同，不能理解为80个标准的战斗员能抵上一辆进口53米登高云梯车的作用。折算仅仅是综合战斗力（量）的体现！在具体应用上要针对不同的战术行动目的分类量化战斗力指数，这是一种科学而又抽象的量化过程。

战斗力的综合计算，包括各种类型、各种规格的消防车辆和器材的单项战斗力科学计算方法，不同的消防装备对付不同类型火灾的有效性程度修正因素，不同的地理和气象环境对战斗力的影响修正因素，不同层次、不同素质的战斗人员对各种类型、各种规格的装备熟练驾驭程度修正因素，这些因素全部可以数字化量化，因而可以计算出综合战斗力。有了数字化的综合战斗力，就可以理直气壮地评估和评判一个建制战斗单位的战力或实力。建制战斗单位的战力或实力更多地依赖不同的城市不同地理、经济和气象环境，如在江南水乡道路狭窄的中小城市，对付居民点火灾，两辆灵活机动的小型水罐车的战力，要大于一辆重型水罐车的战力，而在道路宽畅、地势平坦、城建规范、气候干燥的大中城市，一辆重型水罐车的战力，要远大于两辆灵活机动的小型水罐车的战力；火场上的战力或实力计算将更多地依赖不同的消防装备对付不同类型火灾的有效性程度修正因素。

所以：综合战斗力指数=人员战斗力指数+车辆装备战斗力指数+人与装备偶合紧密程度指数（有正数也有负数）+环境修正指数

有了战斗力的计算方法，还要设法计算各类型火灾的“火势”。

为了模拟现场火灾发展情况，ISO国际标准组织制定了一条理想化了的理论试验曲线，称为标准时问一温度曲线。即火灾现场温度由下式来确定。

T=345log10(8t+1)+20

式中T为t时刻的试验温度，用℃表示;t为升温时间，单位为min。目前，世界上大多数国家都采用这条标准时间-温度曲线计算升温。在此，也采用这条升温曲线确定火灾环境的温度门。我们称为ISO标准时间-温度曲线。

升温曲线主要反映在特定条件下温度随时间的变化，主要与燃烧物质因子有关。不能反映消防队员战斗的对象（火灾）的势。因此

我们提出下列计算火势的算法：

火势 D = DO+ K（燃烧物质因子）×S（面积因子）×M（垂直蔓延因子）×N（构架规则修正因子）

有了上面的依据，下面可以计算出普通消防站和特勤消防站的战斗力：

普通消防站4～6辆消防车；特勤消防站6～8辆消防车。

取下限算：普通消防站4辆消防车；特勤消防站6辆消防车。

针对建筑类火灾，消防行动的目的就是救人和控火。

救人类大型装备指数折算（不含环境因子修正）

举高消防车（53米）：80

抢险救援消防车：20

排烟消防车：20

照明消防车（夜间）：10

举高消防车（32米）：50

控火类大型装备指数折算（不含环境因子修正）

水罐消防车：15

重型水罐或泵浦消防车：30

压缩空气泡沫消防车：20

器材消防车或供水消防车：10

照明消防车：10

其中救人类大型装备指数数值是通过该装备的主要战斗力指标的量化得来，如举高消防车的战斗力指数为：Blzs= k1×最大工作高度+k2×1/升降平台往返周期时间+k3×1/平台液压支撑架展开时间

其中k1+k2+k3=1；

控火类大型装备指数数值也是通过该装备的主要战斗力指标的量化得来，如水罐消防车的战斗力指数为：Blzs=k1×载水总吨位+k2×车泵流量+k3×发动机功率

其中k1+k2+k3=1；

其他装备战斗力指数依此类推。

对于经济文化较发达的中等以上城市而言，尤其是城市建设较快且高层建筑较多的沿海大中型城市，消防第一出动力量基础编成可采用四部车，分别为两部水罐车（其中一部为大功率泵浦消防车或重型水罐车）、一部抢险救援车和一部举高消防车。依据上述指数折算，战力情况为：

两部大功率泵浦消防车或重型水罐车：2×30=60

一部抢险救援车：1×20=20

一部举高消防车：1×80=80

其中救人战力：100

其中控火战力：60

消防第一出动力量的总战力=救人战力+控火战力确=100+60=160

据测定在火灾初起阶段，因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s ；在火灾燃烧猛烈阶段，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5～-3m/s ，烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为3～-4m/s。如一座高度为100m的高层建筑在无阻挡的情况下半分钟左右烟气就能顺竖向管井扩散到顶层。所以建筑物内部消防设施如分割、楼梯间或其它竖向管井自闭防火门必须配备标准和齐全。

在建筑物内部消防设施如分割、楼梯间或其它竖向管井自闭防火门配备标准和齐全的前提下，我们可以计算建筑物火灾的火势：

火势 D = DO+ K 0×K（燃烧物质因子）×S（面积因子）×M（垂直蔓延因子）×N（构架规则修正因子）

D0=160

K=1（普通物质）

K=2（宾馆、医院、歌舞厅等有易燃物质）

K=3（高燃物质）

S（以面积的估计数直接代入计算，单位为平方米）

N=1（四周无裙楼）

N=2（单侧有裙楼）

N=5（四周有裙楼）

K 0=0.1（经验参数可调整）

如宾馆现场有一个火点，蔓延面积大约100米，未蔓延到上层，宾馆主楼周围单侧有裙楼，则

D=160+0.1×2×100×2=160+40=200

即类型火灾的火势为200个。

因为一个标准编程的满编值勤中队，总战力为160，一个中队是不能控制火势的，必须两个中队以上，依此类推。

经过大量战例计算和检验，要成功最大效能地扑救火势一定的建筑物，火灾经过偶合的消防总战力HZ要满足[HZ/HS]＞=1.5，即：HZ ＞= 1.5HS（不能超过最大饱和值）

在建筑物内部消防设施如分割、楼梯间或其它竖向管井自闭防火门配备不标准和齐全的前提下，必须增加消防队调集编程的控火能力，K0取值范围为：k0=0.2～-0.5。建议在消防部队联网的消防监督系统中，定期开展对消防安全重点单位执法检查中，系统中对检查情况有记录，发现重大安全问题，定期记录在案，管区支队和中队针对监督发现的重大问题，制定针对性预案。一旦这个问题单位在没有整改完毕前，发生火灾报警，一律以针对性预案调集兵力。同时解决了传统思想中的灭火预案与实际情况脱节问题。

如果在接警问询时并不十分了解上述指标或指挥员到场后并不能完全掌握关于上述指标的准确情报，提出目测火势定量判断公式，采用单位时间内横向面上的蔓延量与垂直高度火焰上升幅度的乘积：

HS=（S2-S1）×（H2-H1）/（T2-T1）。

S单位为平方米

H单位为层数（或者米）

T单位为秒

在火场上，消防灭火救援人员往往认定燃烧建筑物内部存有大量可燃物时，HS很大；没有大量可燃物，HS不会很大。

因此上述判断和计算火势的方法是时间梯度分析方法，在一定时间内判断两个火场状态的差别。差别越大，火灾越危险，响应火势越大，与之对抗兵力综合指数越高，投入的兵力越多；差别越小，火灾危险性就小，响应火势就小，与之对抗兵力综合指数相对就小。

要想使得用兵的指数最小，就要使得到场时的火势为最小，假定发生火灾单位内部消防设施完好无损并确保值守状态，要求火灾早发现早报警，在报警的同时采取必要的自救措施。消防部门在接到报警信息后，按照最佳兵力指数计算方式，计算出最佳兵力指数，要考虑消防队到火灾点的距离和运动时间的修正量，大致计算出到场时的火势，进而推算出所需的用兵指数。

所以我们研究建筑物火灾，主要针对高层建筑，因为高层建筑火灾的消防兵力精确引导问题解决了，普通建筑火灾就不在话下，即按数学理论来说，解决了上限问题的用兵，下限及介于上、下限之间问题就比较清楚。

针对实际情况，我们通过反复比较，用下列7个因子来反映高层建筑火灾的“火势”大小与扑救难度（主要针对救人以及可用的救人时间）：围困人数因子、起火层数因子、围困人员层数因子、建筑用途因子、时间因子、燃烧面积因子、垂直燃烧因子。

举一例子：某地一商场发生火灾，起火层在二楼，人员被困在四楼，真正全面被烟火围困人员有110左右，如果火势已经蔓延到上层，如起火层燃烧面积大致为200平方米时，此时能与此火势对抗的兵力为：人员435人，综合类型车辆66辆。

上例中，如果起火层燃烧面积大致为250平方米时，此时能与此火势对抗的兵力为：人员462人，综合类型车辆70辆。

上例中，如果起火层燃烧面积大致为400平方米时，此时能与此火势对抗的兵力为：人员705人，综合类型车辆105辆。

以上几种情况下的兵力到场以后，全部不能发挥应有效能，提示车辆超密度。也就是说在这样的范围内，这样的作业区内，不能有效地展开作业。到场的力量只会使火场混乱不堪。

对于每栋建筑物的环境因子修正是很重要的，我们经常在实战中发现，到场的兵力是满足了需要，但是现场消火栓数量明显不足，或者水压明显不足，甚至极端情况下消火栓没有水等等；或者建筑物本身就违规，正常到场的消防车辆无法按正常所需的工作空间展开战斗，以上我们称为极端情况，要通过日常的监督发现问题并督促整改，数学模型无法也没有必要解决极端管理问题。

所以说，我们所说的“防”“灭”结合不仅要体现在日常宏观工作，在灭火救援行动中，也有精细化体现防灭结合，防是指防“成灾”，灭是指灭“可控制的火”，体现系统化工作理念，即在消防第一出动力量到场之前，防火分隔已经起作用、防火卷帘已经放下、喷淋系统已经开启、单位内部安保人员已经发挥作用在有次序地疏散人员，使“火势”在一定的数值范围内，此时能与之抗衡的兵力就对应小，而且到场以后能在地幅内施展开。

在城市闹市区、在城市中心区，高层建筑多，周围空地面积小、空间不好施展，能允许发挥最大效能的消防力量受到限制，特别要求这类地区、这类建筑发生火灾时，要报警早，消防第一出动力量到场之前，防火分隔已经起作用、防火卷帘已经放下、喷淋系统已经开启、单位内部安保人员已经发挥作用在有次序地疏散人员，使“火势”在一定的数值范围内。当然前提是这类建筑基础消防设施是好的、人员是懂行的、是具有资质的，还要有最起码的责任心。否则再好的装备也不能发挥应有效能。

关于消防部队战斗力的科学量化是消防应急救援前沿课题，它涉及到数学、物理、化学、机械、力学、自动控制、计算机、模糊理论、战术学、运筹学等许多边缘学科。主要用于灾害现场兵力的投入，建制单位战斗力的综合评估，消防指挥中心的调度指挥学。这方面的论述和研究刚刚起步，笔者根据自己亲自调度3600多次火灾所用第一出动力量，所积累的一点经验，做了一点浅显的研究和探讨，目的是抛砖引玉，引起消防部队有关从事行政决策、灭火救援、应急指挥、指挥调度、装备性能研究方面，有识之士对这项系统性工作重视，加快这方面的研究与探讨，科学决策为实战服务。

作者单位：江苏省消防总队
昆明消防指挥学校四大队一中队