随着城市化进程的不断推进,应急管理工作和处理难度日趋凸起。城市消防站作为城市安全保障中一项不可或缺的基础建设设施,如何对其合理的布局以便提供更好的应急服务工作,提高城市消防安全,是国家和政府一直以来密切关注的问题。本文针对动态的消防服务过程,利用集合覆盖模型,将应急服务中的统筹分配因素纳入其中,得到一个新颖的二阶段随机规划模型以便对消防站的选址与服务问题进行综合性优化研究。同时,考虑到城市消防建设的成本和空间上的浪费问题,本文对二阶段模型引入了概率约束条件,将消防站的应急服务能力约束条件进行放松,只保证其达到一定的可靠容忍度,从而建立更加节约、合理的城市消防部署系统。本文首先提出一种消防设施忙碌状态估算公式,以便更好研究消防应急服务工作中的不确定性因素。然后同时考虑消防站的选址、消防设施数量和具有随机性质的应急服务分配三种关键因素,建立以建设成本与应急服务中的延时损失费用为双重优化目标的二阶段优化模型。之后考虑到紧急事故的突发性与消防站确保充分覆盖所有需求造成建设成本和规模的巨大性,将二阶段模型进行延伸,建立消防站概率约束模型,确保将消防服务能力控制在一定的可靠性水平上,以便决策者从中建立更加完善合理、贴近实际的城市消防站系统。最后,利用分支定界法求解该模型,并通过数值算例计算11种不同置信水平方案证明了模型和算法的实用性。研究表明,消防系统的可靠性水平在某种程度上影响着消防站的布局与应急服务工作实施,决策者通过调整可靠性水平可以改善应急服务的分配不均问题,提高消防部署的整体经济效益。本文以消防站的建设成本和应急服务的延时损失最小为优化目标,在实际中具有较强的应用价值,为解决城市消防规划布局问题提供理论和方法上的参考。