CN107473038A - 立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置及评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置及评估方法，针对事故现场缺乏刚性罐道提升容器失稳评估的迫切需求，采用倾角传感器、张力传感器、微位移传感器、位移传感器信息融合的方式，检测缓冲绳悬挂点张力、提升钢丝绳尾端张力、罐道对罐耳支撑力，分析提升容器在垂直和水平方向的受力，可以对提升容器垂直面和水平面的稳定状态进行评估，定性和定量分析提升钢丝绳是否失效、制动钳是否夹紧缓冲绳、刚性罐道与罐耳罐轮之间是否实际相互挤压，进而判断立井提升系统救援时制动钳和提升容器是否有松动和摆动风险，有效防止二次事故，保护受困人员和救援人员的生命安全，提高事故救援的安全性，具有重要的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置及评估方法。
背景技术
煤炭是我国的主导能源，而立井提升是煤炭生产的主导形式。立井提升系统担负着提升煤炭矸石、下放材料、升降人员和设备的重要任务，是煤矿井下与地面的连接枢纽。立井提升系统主要由提升机、钢丝绳、提升容器(箕斗和罐笼)、罐道等组成。提升机通过钢丝绳拖动提升容器沿着罐道在井筒中上提和下放。罐道是提升容器上行和下放的通道。由于严苛的承载需求、时变的运行环境、复杂的地质条件导致提升机、钢丝绳、提升容器、罐道和制动装置及安全保护装置易于发生故障，发生卡罐、过卷、蹲罐等恶性事故，如果救援不及时，造成重大的人员伤亡。当立井提升系统发生事故时，需要快速制定科学合理地救援方案，在保障人员的安全前提下，使救援人员快速到达现场，并防止发生二次事故。
目前，针对立井提升系统的救援，主要研究了救生通道和救援装置，尚缺少对事故现场的失稳评估研究。专利授权号为ZL 201320385546.4的矿井救援起重机、专利授权号为ZL 201320500310.0的紧急逃生救援系统和专利公开号为CN 201610074140.2的矿井垂直救援提升系统，研究了不同的救生通道来运载设备和人员。专利公开号为CN201320460112.6的矿井救援井孔声像探测装置可以建立地上救援人员和井下被困人员的双向音视频通讯。
当发生卡罐、过卷、蹲罐等事故时，提升容器可能会对罐道异常撞击而后停在罐道中，钢丝绳、提升容器和罐道可能会相应地损伤，导致此时提升容器在罐道中的位姿不可靠，难以判定此时提升容器的稳定状态。一旦提升容器发生松动或摆动，特别是救援时发生松动或摆动，将会造成二次事故，严重威胁受困人员和救援人员的生命安全。刚性罐道是当前立井提升系统的主要罐道形式之一。因而，研究一种能够及时准确评估刚性罐道提升容器失稳状态的评估装置及方法，对于提高事故救援的安全性、降低事故损失具有重要意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单，兼具可靠性和便捷性的立井提升系统刚性罐道容器失稳评估装置及评估方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置，包括缓冲绳倾角传感器、缓冲绳张力传感器、微位移传感器、钢丝绳张力传感器、位移传感器和监控台；所述缓冲绳倾角传感器设置在缓冲绳顶端且紧靠缓冲绳悬挂点，用于检测立井提升系统运行时缓冲绳在水平面上的方位角和竖直面上的倾斜角；所述缓冲绳张力传感器设置在缓冲绳顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器下方，用于检测立井提升系统运行时缓冲绳的悬挂点张力；所述微位移传感器设置在罐耳的缓冲器上，用于检测立井提升系统运行时缓冲器的压缩位移；所述钢丝绳张力传感器设置在提升钢丝绳与提升容器的连接处，用于检测立井提升系统运行时提升钢丝绳的尾端张力；所述位移传感器设置在提升容器的顶部，用于检测立井提升系统运行时提升容器的顶部实时高度；所述缓冲绳倾角传感器、缓冲绳张力传感器、微位移传感器、钢丝绳张力传感器和位移传感器均连接至监控台，监控台根据读取到的传感器数据，评估并显示提升容器的稳定状态。
具体的，所述微位移传感器包括微位移传感器基座、微位移传感器伸缩杆和微位移传感器挡板，微位移传感器基座固定在缓冲器的缓冲器端盖内侧，微位移传感器挡板固定在缓冲器的缓冲器套筒外侧，微位移传感器伸缩杆的一端与微位移传感器基座固定，微位移传感器伸缩杆的另一端顶压在微位移传感器挡板上，微位移传感器基座、微位移传感器伸缩杆和微位移传感器挡板在一条直线上，且该直线与缓冲器套筒的中轴线平行。
具体的，每一根缓冲绳上都设置有一个缓冲绳倾角传感器和一个缓冲绳张力传感器，每一个罐耳的缓冲器上都设置有一个微位移传感器，每一根提升钢丝绳上都设置有一个钢丝绳张力传感器。
一种基于上述任意立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置的评估方法，包括如下步骤：
(A)在缓冲绳顶端且紧靠缓冲绳悬挂点位置安装缓冲绳倾角传感器，在缓冲绳顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器下方位置安装缓冲绳张力传感器，当缓冲绳在缓冲绳张紧锤的作用下自由下垂时，标定缓冲绳倾角传感器的方位角和倾斜角均为0°、缓冲绳张力传感器的张力为0；
(B)在在罐耳的缓冲器上安装微位移传感器，在缓冲器未被压缩时，标定微位移传感器的压缩位移为0；
(C)在提升钢丝绳与提升容器的连接处安装钢丝绳张力传感器，当提升容器被承载装置托住、提升钢丝绳下端不承受负载时，标定钢丝绳张力传感器的张力为0；
(D)将缓冲绳倾角传感器、缓冲绳张力传感器、微位移传感器、钢丝绳张力传感器和位移传感器连接至监控台；监控台基于力学原理给出缓冲绳i对提升容器(12)顶部制动钳的施加力计算公式，竖直分力记为Fβi'，水平分力记为Fβi；当立井提升系统发生故障或应急救援时，刚性罐道会对某个罐耳的滚轮产生挤压，对应的缓冲器发生压缩，微位移传感器读取压缩位移量，监控台结合力学原理给出刚性罐道对罐耳j的施加力计算公式，竖直分力记为Fyj，方向相反的两个水平分力记为Fxj1和Fxj2；
(E)将所有提升钢丝绳的尾端张力叠加成的合力F记为Fmain，将提升容器的重力(自重+载重)记为Gall，结合实时计算得到的缓冲绳i在提升容器顶部制动钳的施加力、刚性罐道对罐耳j的施加力，对提升容器的失稳状态评估如下：
垂直方向
①当Fmain≈Gall、Fβi'的变化在正常波动范围内时，表明提升钢丝绳承载提升容器的全部纵向负载，监控台提示提升钢丝绳正常、制动钳未夹紧缓冲绳、缓冲绳未承载提升容器；
②当Fmain＜＜Gall、Fβi'的变化超出波动范围时，表明提升钢丝绳未承载提升容器的全部纵向负载，监控台提示提升钢丝绳失效、制动钳夹紧缓冲绳、提升钢丝绳和缓冲绳i分别承担的纵向负载为Fmain和Fβi'；
同时，Fβi'的变化值越大，表明相应的制动钳越紧密钳住缓冲绳i，Fβi'的变化值小于加紧阈值，表明相应的制动钳有松动风险；
水平方向
在水平方向上，Fβi和刚性罐道对顶部罐耳的压力以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器顶部，刚性罐道对底部罐耳的压力以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器底部，各作用力在提升容器顶部平面的中心点O1合成水平方向合力F1及其方位角γ1，各作用力在提升容器底部平面的中心点O2合成得出水平方向合力F2及其方位角γ2，监控台显示提升容器顶部沿方位角γ1倾斜且倾斜受力为F1、提升容器底部沿方位角γ2倾斜且倾斜受力为F2、提升容器在方位角γ1,γ2方向上会有松动风险；
同时，当(Fxj1,Fxj2,Fyj)的变化在正常波动范围内时，表明罐耳j与刚性罐道之间产生实际的相互挤压；否则，罐耳j与刚性罐道之间未产生实际的相互挤压，相应方向上提升容器有摆动风险；
同时，当Fβi的变化在正常波动范围内时，表明缓冲绳i与制动钳之间未产生实际的互相挤压，相应方向上提升容器有摆动风险；否则，缓冲绳i与制动钳之间产生实际的互相挤压。
有益效果：本发明针对事故现场缺乏刚性罐道提升容器失稳评估的迫切需求，采用倾角传感器、张力传感器、微位移传感器、位移传感器信息融合的方式，检测缓冲绳悬挂点张力、提升钢丝绳尾端张力、罐道对罐耳支撑力，分析提升容器在垂直和水平方向的受力，可以对提升容器垂直面和水平面的稳定状态进行评估，定性和定量分析提升钢丝绳是否失效、制动钳是否夹紧缓冲绳、刚性罐道与罐耳罐轮之间是否实际相互挤压，进而判断立井提升系统救援时制动钳和提升容器是否有松动和摆动风险，有效防止二次事故，保护受困人员和救援人员的生命安全，提高事故救援的安全性，具有重要的经济效益。
附图说明
图1为本发明装置的安装位置示意图；
图2为立井提升系统刚性罐道提升容器的俯视示意图；
图3为本发明中罐耳及微位移传感器的结构示意图；
图4为罐耳与刚性罐道的受力分析图，4(a)为刚性罐道未挤压罐耳情况，4(b)为刚性罐道挤压罐耳情况；
图5为制动钳动作示意图，5(a)为制动钳未夹紧提升钢丝绳情况，5(b)为制动钳夹紧提升钢丝绳情况；
图6为实施例中提升容器的受力分析简图；
图7为缓冲绳受力分析简图。
图中包括：1-缓冲绳悬挂点，2-缓冲绳倾角传感器，3-缓冲绳张力传感器，4-缓冲绳，5-提升钢丝绳，6-刚性罐道，7-钢丝绳张力传感器，8-罐耳，8-a-滚轮，8-b-销轴Ⅱ，8-c-摆转臂，8-d-销轴Ⅲ，8-e-销轴Ⅰ，8-f-缓冲器，8-f1-缓冲器端盖，8-f2-缓冲杆，8-f3-缓冲器套筒，8-g销轴Ⅳ，9-微位移传感器，9-a-微位移传感器基座，9-b-微位移传感器伸缩杆，9-c-微位移传感器挡板，10-制动器，11-位移传感器，12-提升容器，13-缓冲绳张紧锤，14-绞车房，15-监控台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、2所示为一种立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置，包括缓冲绳倾角传感器2、缓冲绳张力传感器3、微位移传感器9、钢丝绳张力传感器7、位移传感器11和监控台15；所述缓冲绳倾角传感器2设置在缓冲绳4顶端且紧靠缓冲绳悬挂点1，用于检测立井提升系统运行时缓冲绳4在水平面上的方位角和竖直面上的倾斜角；所述缓冲绳张力传感器3设置在缓冲绳4顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器2下方，用于检测立井提升系统运行时缓冲绳4的悬挂点张力；所述微位移传感器9设置在罐耳8的缓冲器8-f上，用于检测立井提升系统运行时缓冲器8-f的压缩位移；所述钢丝绳张力传感器7设置在提升钢丝绳5与提升容器12的连接处，用于检测立井提升系统运行时提升钢丝绳5的尾端张力；所述位移传感器11设置在提升容器12的顶部，用于检测立井提升系统运行时提升容器12的顶部实时高度；所述缓冲绳倾角传感器2、缓冲绳张力传感器3、微位移传感器9、钢丝绳张力传感器7和位移传感器11均连接至监控台15，监控台15根据读取到的传感器数据，评估并显示提升容器12的稳定状态。
如图3所示，所述微位移传感器9包括微位移传感器基座9-a、微位移传感器伸缩杆9-b和微位移传感器挡板9-c，微位移传感器基座9-a固定在缓冲器8-f的缓冲器端盖8-f1内侧，微位移传感器挡板9-c固定在缓冲器8-f的缓冲器套筒8-f3外侧，微位移传感器伸缩杆9-b的一端与微位移传感器基座9-a固定，微位移传感器伸缩杆9-b的另一端顶压在微位移传感器挡板9-c上，微位移传感器基座9-a、微位移传感器伸缩杆9-b和微位移传感器挡板9-c在一条直线上，且该直线与缓冲器套筒8-f3的中轴线平行。
本案中，每一根缓冲绳4上都设置有一个缓冲绳倾角传感器2和一个缓冲绳张力传感器3，每一个罐耳8的缓冲器8-f上都设置有一个微位移传感器9，每一根提升钢丝绳5上都设置有一个钢丝绳张力传感器7。
一种基于上述立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置的评估方法，包括如下步骤：
(A)在缓冲绳4顶端且紧靠缓冲绳悬挂点1位置安装缓冲绳倾角传感器2，在缓冲绳4顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器2下方位置安装缓冲绳张力传感器3，当缓冲绳4在缓冲绳张紧锤13的作用下自由下垂时，标定缓冲绳倾角传感器2的方位角和倾斜角均为0°、缓冲绳张力传感器3的张力为0。
(B)在在罐耳8的缓冲器8-f上安装微位移传感器9，在缓冲器8-f未被压缩时，标定微位移传感器9的压缩位移为0。
(C)在提升钢丝绳5与提升容器12的连接处安装钢丝绳张力传感器7，当提升容器12被承载装置托住、提升钢丝绳5下端不承受负载时，标定钢丝绳张力传感器7的张力为0。
(D)将缓冲绳倾角传感器2、缓冲绳张力传感器3、微位移传感器9、钢丝绳张力传感器7和位移传感器11连接至监控台15；监控台15基于力学原理给出缓冲绳i对提升容器12顶部制动钳10-a的施加力计算公式，竖直分力记为Fβi'，水平分力记为Fβi；当立井提升系统发生故障或应急救援时，刚性罐道6会对某个罐耳8的滚轮8-a产生挤压，对应的缓冲器8-f发生压缩，微位移传感器9读取压缩位移量，监控台15结合力学原理给出刚性罐道6对罐耳j的施加力计算公式，竖直分力记为Fyj，水平分力记为Fxj1和Fxj2。
如图4所示，立井提升系统发生故障或应急救援，刚性罐道6挤压罐耳j的滚轮8-a时，滚轮8-a通过销轴Ⅱ8-b带动摆转臂8-c绕销轴Ⅰ8-e摆动，摆转臂8-c通过销轴Ⅲ8-d压缩缓冲杆8-f2，导致缓冲杆8-f2沿径向收缩，进而压缩微位移传感器伸缩杆9-b，此时微位移传感器9检测出缓冲器8-f的位移压缩量，由于位移压缩量与缓冲器8-f承受压力呈线性关系，根据力矩平衡的原理，可以推出刚性罐道6对滚轮8-a的压力，也即刚性罐道6对罐耳j的压力Fxj(Fyj)为：
其中：Fzj为罐耳8沿缓冲器8-f轴向作用在销轴Ⅲ8-d的推力，D2为Fzj作用在销轴Ⅰ8-e的力臂，D1为Fxj(Fyj)作用在销轴Ⅰ8-e的力臂，k为缓冲器8-f中弹簧的弹性系数，ΔX和ΔX′为缓冲器端盖8-f1内侧与缓冲器套筒8-f3顶部在滚轮8-a受压前后的距离，L1为销轴Ⅱ8-b与销轴Ⅰ8-e之间的距离，L2为销轴Ⅲ8-d与销轴Ⅰ8-e之间的距离，L3为销轴Ⅳ8-g与销轴Ⅰ8-e之间的距离，X′为销轴Ⅲ8-d与销轴Ⅳ8-g之间的距离，θ′为销轴Ⅱ8-b与销轴Ⅰ8-e之间的连线与垂线之间的夹角，α为销轴Ⅳ8-g与销轴Ⅰ8-e之间的连线与垂线之间的夹角，γ为销轴Ⅲ8-d与销轴Ⅱ8-b分别与销轴Ⅰ8-e之间连线的夹角。
当立井提升系统发生故障或应急救援时，需要对提升容器12当前的稳定状态进行评估，此时监控台15读取各传感器的数据，以两根刚性罐道6、四组罐耳8、两根缓冲绳4和四根提升钢丝绳5的立井提升系统为例，如图6所示，获得各缓冲绳4沿水平面内的方位角β12,β22和沿垂直面内的倾斜角β11,β21，各缓冲绳4的悬挂点张力相对于基准值的相对变化F3,F4，四根提升钢丝绳5的尾端拉力合力F相对于基准值的绝对变化Fmain，提升容器12顶部到缓冲绳张紧锤13顶端的距离为H1，四组罐耳8对提升容器12的支持力分别为(Fx11,Fx12,Fy1),(Fx21,Fx22,Fy2),(Fx31,Fx32,Fy3),(Fx41,Fx42,Fy4)，进而得出：
①各缓冲绳4在提升容器12顶部垂直方向上的制动钳10-a处的作用力
②各缓冲绳4在提升容器12顶部水平方向上的制动钳10-a处的作用力
其中：Δm为缓冲绳4的单位质量，H为缓冲绳悬挂点1到缓冲绳张紧锤13顶端的距离，m1为缓冲绳张紧锤13的重量。
(E)将所有提升钢丝绳5的尾端张力叠加成的合力F记为Fmain，将提升容器12的重力(自重+载重)记为Gall，结合实时计算得到的缓冲绳i在提升容器12顶部制动钳10-a的施加力、刚性罐道6对罐耳j的施加力，对提升容器12的失稳状态评估如下：
垂直方向
①当Fmain≈Gall、Fβi'的变化在正常波动范围内时，表明提升钢丝绳5承载提升容器12的全部纵向负载，监控台15提示提升钢丝绳5正常、制动钳10-a未夹紧缓冲绳4、缓冲绳4未承载提升容器12；
②当Fmain＜＜Gall、Fβi'的变化超出波动范围时，表明提升钢丝绳5未承载提升容器12的全部纵向负载，监控台15提示提升钢丝绳5失效、制动钳10-a夹紧缓冲绳4、提升钢丝绳5和缓冲绳i分别承担的纵向负载为Fmain和Fβi'；
同时，Fβi'的变化值越大，表明相应的制动钳10-a越紧密钳住缓冲绳i，Fβi'的变化值小于加紧阈值，表明相应的制动钳10-a有松动风险；
水平方向
在水平方向上，Fβ1,Fβ2,(Fx11,Fx12,Fy1),(Fx21,Fx22,Fy2)以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器12顶部，(Fx31,Fx32,Fy3),(Fx41,Fx42,Fy4)以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器12底部，各作用力在提升容器12顶部平面的中心点O1合成水平方向合力F1及其方位角γ1，各作用力在提升容器12底部平面的中心点O2合成得出水平方向合力F2及其方位角γ2，监控台15显示提升容器12顶部沿方位角γ1倾斜且倾斜受力为F1、提升容器12底部沿方位角γ2倾斜且倾斜受力为F2、提升容器12在方位角γ1,γ2方向上会有松动风险。
①当(Fx11,Fx12,Fy1),(Fx21,Fx22,Fy2),(Fx31,Fx32,Fy3),(Fx41,Fx42,Fy4)的变化在正常波动范围内时，表明罐耳j与刚性罐道之6间产生实际的相互挤压；否则，罐耳j与刚性罐道之6间未产生实际的相互挤压，相应方向上提升容器12有摆动风险；
②当Fβ1,Fβ2的变化在正常波动范围内时，表明缓冲绳i与制动钳10-a之间未产生实际的互相挤压，相应方向上提升容器12有摆动风险；否则，缓冲绳i与制动钳10-a之间产生实际的互相挤压。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置，其特征在于：包括缓冲绳倾角传感器(2)、缓冲绳张力传感器(3)、微位移传感器(9)、钢丝绳张力传感器(7)、位移传感器(11)和监控台(15)；
所述缓冲绳倾角传感器(2)设置在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳悬挂点(1)，用于检测立井提升系统运行时缓冲绳(4)在水平面上的方位角和竖直面上的倾斜角；
所述缓冲绳张力传感器(3)设置在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器(2)下方，用于检测立井提升系统运行时缓冲绳(4)的悬挂点张力；
所述微位移传感器(9)设置在罐耳(8)的缓冲器(8-f)上，用于检测立井提升系统运行时缓冲器(8-f)的压缩位移；
所述钢丝绳张力传感器(7)设置在提升钢丝绳(5)与提升容器(12)的连接处，用于检测立井提升系统运行时提升钢丝绳(5)的尾端张力；
所述位移传感器(11)设置在提升容器(12)的顶部，用于检测立井提升系统运行时提升容器(12)的顶部实时高度；
所述缓冲绳倾角传感器(2)、缓冲绳张力传感器(3)、微位移传感器(9)、钢丝绳张力传感器(7)和位移传感器(11)均连接至监控台(15)，监控台(15)根据读取到的传感器数据，评估并显示提升容器(12)的稳定状态。
2.根据权利要求1所述的立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置，其特征在于：所述微位移传感器(9)包括微位移传感器基座(9-a)、微位移传感器伸缩杆(9-b)和微位移传感器挡板(9-c)，微位移传感器基座(9-a)固定在缓冲器(8-f)的缓冲器端盖(8-f1)内侧，微位移传感器挡板(9-c)固定在缓冲器(8-f)的缓冲器套筒(8-f3)外侧，微位移传感器伸缩杆(9-b)的一端与微位移传感器基座(9-a)固定，微位移传感器伸缩杆(9-b)的另一端顶压在微位移传感器挡板(9-c)上，微位移传感器基座(9-a)、微位移传感器伸缩杆(9-b)和微位移传感器挡板(9-c)在一条直线上，且该直线与缓冲器套筒(8-f3)的中轴线平行。
3.根据权利要求1所述的立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置，其特征在于：每一根缓冲绳(4)上都设置有一个缓冲绳倾角传感器(2)和一个缓冲绳张力传感器(3)，每一个罐耳(8)的缓冲器(8-f)上都设置有一个微位移传感器(9)，每一根提升钢丝绳(5)上都设置有一个钢丝绳张力传感器(7)。
4.一种基于权1～3中任意立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置的评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
(A)在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳悬挂点(1)位置安装缓冲绳倾角传感器(2)，在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器(2)下方位置安装缓冲绳张力传感器(3)，当缓冲绳(4)在缓冲绳张紧锤(13)的作用下自由下垂时，标定缓冲绳倾角传感器(2)的方位角和倾斜角均为0°、缓冲绳张力传感器(3)的张力为0；
(B)在在罐耳(8)的缓冲器(8-f)上安装微位移传感器(9)，在缓冲器(8-f)未被压缩时，标定微位移传感器(9)的压缩位移为0；
(C)在提升钢丝绳(5)与提升容器(12)的连接处安装钢丝绳张力传感器(7)，当提升容器(12)被承载装置托住、提升钢丝绳(5)下端不承受负载时，标定钢丝绳张力传感器(7)的张力为0；
(D)将缓冲绳倾角传感器(2)、缓冲绳张力传感器(3)、微位移传感器(9)、钢丝绳张力传感器(7)和位移传感器(11)连接至监控台(15)；监控台(15)基于力学原理给出缓冲绳i对提升容器(12)顶部制动钳(10-a)的施加力计算公式，竖直分力记为Fβi'，水平分力记为Fβi；当立井提升系统发生故障或应急救援时，刚性罐道(6)会对某个罐耳(8)的滚轮(8-a)产生挤压，对应的缓冲器(8-f)发生压缩，微位移传感器(9)读取压缩位移量，监控台(15)结合力学原理给出刚性罐道(6)对罐耳j的施加力计算公式，竖直分力记为Fyj，方向相反的两个水平分力记为Fxj1和Fxj2；
(E)将所有提升钢丝绳(5)的尾端张力叠加成的合力F记为Fmain，将提升容器(12)的重力记为Gall，结合实时计算得到的缓冲绳i在提升容器(12)顶部制动钳(10-a)的施加力、刚性罐道(6)对罐耳j的施加力，对提升容器(12)的失稳状态评估如下：
垂直方向
①当Fmain≈Gall、Fβi'的变化在正常波动范围内时，表明提升钢丝绳(5)承载提升容器(12)的全部纵向负载，监控台(15)提示提升钢丝绳(5)正常、制动钳(10-a)未夹紧缓冲绳(4)、缓冲绳(4)未承载提升容器(12)；
②当Fmain＜＜Gall、Fβi'的变化超出波动范围时，表明提升钢丝绳(5)未承载提升容器(12)的全部纵向负载，监控台(15)提示提升钢丝绳(5)失效、制动钳(10-a)夹紧缓冲绳(4)、提升钢丝绳(5)和缓冲绳i分别承担的纵向负载为Fmain和Fβi'；
同时，Fβi'的变化值越大，表明相应的制动钳(10-a)越紧密钳住缓冲绳i，Fβi'的变化值小于加紧阈值，表明相应的制动钳(10-a)有松动风险；
水平方向
在水平方向上，Fβi和刚性罐道(6)对顶部罐耳(8)的压力以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器(12)顶部，刚性罐道(6)对底部罐耳(8)的压力以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器(12)底部，各作用力在提升容器(12)顶部平面的中心点O1合成水平方向合力F1及其方位角γ1，各作用力在提升容器(12)底部平面的中心点O2合成得出水平方向合力F2及其方位角γ2，监控台(15)显示提升容器(12)顶部沿方位角γ1倾斜且倾斜受力为F1、提升容器(12)底部沿方位角γ2倾斜且倾斜受力为F2、提升容器(12)在方位角γ1,γ2方向上会有松动风险；
同时，当(Fxj1,Fxj2,Fyj)的变化在正常波动范围内时，表明罐耳j与刚性罐道之(6)间产生实际的相互挤压；否则，罐耳j与刚性罐道之(6)间未产生实际的相互挤压，相应方向上提升容器(12)有摆动风险；
同时，当Fβi的变化在正常波动范围内时，表明缓冲绳i与制动钳(10-a)之间未产生实际的互相挤压，相应方向上提升容器(12)有摆动风险；否则，缓冲绳i与制动钳(10-a)之间产生实际的互相挤压。
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