Deterministic deployment analysis and implementation of fire stations and teams in metropolitan settlements

Abstract

Bu tezde, `kentsel bölgelerdeki itfaiye hizmetleri için gerekli istasyon ve ekip sayıları ve yerlerinin belirlenmesi` problemi ele alınmıştır. Problem iki aşamalı olarak incelenmiştir. Birinci aşamada, bir bölgedeki tüm ihtiyacı karşılayabilecek için gerekli en az istasyon ve ekip sayısı ile bu istasyonların yerlerinin bulunması ele alınmıştır. İkinci aşamada, istasyon sayısı belli bir seviyeye indirildiği takdirde, yeni durum için istasyon ve ekip sayılan ile yerlerinin bulunması ele alınmıştır. Problemin modellenmesi için Niteleyici Yerleşim Küme- Kapsama Metodu seçilmiş ve daha önceki bazı çalışmaların ışığında probleme en uygun modelleme yapılmıştır. Belirlenen model İstanbul kenti itfaiye hizmetine uygulanmıştır. Bir optimizasyon modeli olarak formüle edilmiş olan birinci aşamada problemin bir bölümü Greedy Heuristic yaklaşımının değişik bir türü olan bir bulgusal metodla çözülmüştür. Problemin diğer bölümü ise LINDO Optimizasyon Paket Programı ile çözülmüştür. Bulgusal yaklaşım ile elde edilen sonuçlar ile Lindo optimizasyonu sonuçlan birleştirilerek tüm İstanbul ihtiyacına cevap verilebilmesi için gerekli itfaiye istasyon ve ekip sayılan ile yerleri bulunmuştur. İkinci aşama bir optimizasyon problemi olmayıp, bir çözüm rutiniolarak formüle edilmiştir. Bu rutin, %100 hizmet seviyesi için gerekli olan istasyonlar kümesi içerisinden istenilen miktarda istasyonu iptal etmektedir. Bu aşama sonucu olarak, kalan istasyon ve ekip sayılan ile yerleri bulunmuştur. Model aşamalarının yerleştirme etkinliğini bulabilmek için sistem performans parametreleri tanımlanmış ve saptanmıştır. Her iki aşamada formülasyon ve çözüm metodlarının bilgisayar uygulamaları için CLIPPER V5.1 Veritabanı Dizayn ve Yönetim Paketi kullanılarak bilgisayar programlan yazılmıştır. Sonuçlar 80486 SX - 25 MHz mikroişlemci temelli bir IBM kişisel bilgisayarı' ndan alınmıştır. Çalışmanın sonuçlan, bu konuda simulasyon tekniği kullanılarak 1988 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi - İstanbul Belediyesi ortak girişimi olarak yapılmış bulunan İstanbul Yangın Güvenliği ve Yangından Korunma Araştırması' ma. sonuçlan ile karşılaştaılmıştır. öneri niteliğinde olarak istasyon ve ekip sayılan ile yerleri ve bazı çıkartanlar sonuç açıklamalan halinde verilmiştir. Bu çalışma, yerleştirme ve dağılım tekniklerinin kamu hizmet sektörüne uygulanmasının faydalı ve gerekli olduğunu da göstermiştir. Raporda, itfaiye istasyonlannın ve ekiplerinin yerleştirmesini ve dağılımını belirlemek için gerekli sistem tekniklerinin geliştirilmesi, kullanımı ve bazı uygulamalan da açıklanmaktadır. 'Anahtar Kelimelerjüzün Vadeli Tesis Planlama, Kentsel Kamu Hizmetleri, Acil Durum Hizmetleri, İtfaiye Birimleri Dağılım ve Yerleştirme Analizi, Düzlemsel Yerleşim, Niteleyici Küme Kapsama Analizi, Binary Programlama, Greedy Bulgusalı.

In this thesis, the problem of determining the number and respective locations of fire brigade stations and teams required to serve an urban settlement is studied. The problem is analyzed in two phases. In the first phase, the determination of the minimum number and locations of fire brigade stations and teams to cover all demands in a geographical urban region is considered. In the second phase, when the number of stations is desired to be decreased to a certain level, the determination of the number and locations of stations and teams with respect to the new situation is taken into consideration. The Deterministic Location Set-Covering Method is chosen for the modelling of the problem and that methodology is modified with respect to some previous studies. The resultant model is applied to the Fire Brigade Service of the City of Istanbul. In the first phase, which is formulated as an optimization model, one part of the problem is solved by a heuristic method which is a kind of the Greedy Heuristic approach. The other part of the problem is solved by using the UNDO Optimization Software. By merging both solution results, the required number and locations of infire brigade stations and teams to cover all Istanbul demands are determined. The second phase is not an optimization problem formulation, rather, it is formulated as a solution routine. This routine drops the desired number of stations from the 100 % service level stations set. As the result, the remaining number of stations and teams, and, their respective locations are determined. System surrogate performance measures are described and determined in order to find the effectiveness of allocations of the model. For both phases, computer programming codes are written for the PC application of the formulation and solution methods by using CLIPPER VS. I Database Design and Management Software. The results of the programs are gathered from an IBM 80486 SX - 25 MHz Personal Computer. Findings are compared with that of the simulation study of the Istanbul Fire Safety and Protection Survey which was conducted by a partnership between Istanbul Technical University and the Municipality of the Greater City of Istanbul in 1988. A proposed deployment pattern for Istanbul and some conclusions on the study are given as the final remarks. This study presents the worthiness and necessity of the application of locational analysis and deployment techniques into the public service sector. The report also contains the explanations about development, usage and some implementations of system techniques required to determine the number and locations of fire brigade stations and teams. Keywords: Strategic Facility Planning, Urban Public Services, Emergency Services, Fire Brigade Units Deployment Analysis, Siting in Planar Areas, Deterministic Set Covering Location Analysis, Binary Programming, Greedy Heuristic.