國家級速度滑冰競賽電子計時系統現狀與構建研究

（1.吉林省體育局冬季競技運動保障中心 吉林 長春 130022；2.長春理工大學 吉林 長春 130022）

國家體育總局和各省市相關單位對電子計時設備線路布置、器材配備都相當關注和重視。為此我國購買使用的電子計時設備均為國際滑冰聯合協會指定認證設備，國家體育總局速滑部定期組織對電子計時方面的裁判員進行專業培訓。目前在我國國家級以上比賽全部要求使用電子計時系統，在所有可以舉辦國家級別比賽的標準場地上均配備有電子計時系統，并統一按照《國際滑冰聯盟速度滑冰專業規則和技術規則》要求舉辦速度滑冰賽事。在國際速度滑冰比賽中，要求必須使用電子計時系統。

1、速度滑冰電子計時系統改革必要性

1.1、原電子計時系統—光電計時系統（Optical system）工作原理與優點

我國各地區速度滑冰場地原電子計時系統均配備采用光電計時系統。該系統工作原理是在終點線上安置兩個紅外激光感應器，分別安置在跑道兩側的冰面上，測量點緊貼重點線內側并且靠近冰面，對是否有滑過終點線內外道的信號和時間進行實時探測并記錄，將通過終點線運動員冰鞋的冰刀尖為信號記錄時間，與發令信號時間進行對比計算時間，作為運動員的滑跑成績。這種以光電信號作為信號感應器優點在于時間反映的靈敏度和精度都很高，時間精度0.001秒，能準確測出運動員滑跑成績，并且自動即刻上傳顯示成績。

1.2、原電子計時系統的不足

光電計時系統由于時間精度很高，該系統在我國全國范圍內速度滑冰比賽的使用程度非常高，但在現速度滑冰競賽過程中也出現了一些不足，主要表現在以下幾個方面：

（1）在硬件光電感應器方面。

在硬件光電感應器方面：光電感應器移動。光電感應器放置于比賽賽道兩側，很容易被練習和比賽的運動員觸碰甚至翻，此時光電感應器則無法準確計時，必須及時重新校準。特別是運動員在即將到達終點時摔倒滑進終點線時，容易與光電感應器發生碰撞，并且按照《國際滑冰聯盟速度滑冰專業規則和技術規則》要求，此種情況應以運動員先到達冰鞋的冰刀尖作為計時標準，而光電感應器無法對這種情況進行準確計時。

（2）軟件操作性方面。

由于速度滑冰比賽的比賽特點，根據比賽情況，還有雙發的情況（兩組運動員同時滑跑），并且運動員滑跑每圈都需要外道換道，每次有光電信號反映，光電系統將按原預估滑跑順序的運動員與該信號時間一一對應。當滑跑順序出現變化，如運動員換錯道，運動員超越或者在滑跑過程中摔倒時，都必須對系統的預估滑跑順序進行及時調整，操作頻繁，對裁判員系統操作的熟練度要求很高。

（3）競賽項目方面。

國際滑冰聯盟在 500m、1000m、1500m、3000m、5000m 等傳統競賽項目外，新加設了集體出發 （Mass Start races）、團體追逐（Team Pursuit races）、短距離團體追逐（Team Sprint races）三個競賽項目，這三個競賽項目都會出現多名運動員同時進終點線的情況，此時的光電感應器信號時連續的，而光電計時系統無法對信號進行對應區分和處理，無法使用光電計時系統計時。根據上述所說特點，單純地使用光電計時系統作為電子計時系統已經無法滿足當今我國舉辦的國家級以及國際級比賽需要。并且在電子計時系統的構建方面，國際滑冰聯盟在其競賽規則中也作出了相應指導和要求，所以電子計時系統的改革和重新構建是勢在必行的。

2、速度滑冰電子計時系統分類

現今在國際賽事中除了光電計時系統外，根據計時原理方式分類，還加設了另外兩種電子計時系統，分別是終點攝像系統和異頻雷達發射系統。

2.1、終點攝像系統（Photo-finish system）工作原理和特點

（1）終點攝像系統工作原理。

現在在國內速度滑冰賽事中普遍使用了終點攝像系統，并且在國際滑聯錦標賽、國際滑聯世界杯賽事和冬奧會速度滑冰賽事中，終點攝像系統是要求必須使用的。其工作原理如下：將攝像機拍攝基準線與跑道終點線的內側線對準校齊，攝像機將高速頻率拍攝這一條基準線的圖像，每一條線圖像對應一個時間點，將該條線的每幀圖像合成為一張圖片，并且形成一條時間軸。在合成圖片中，選取運動員有效成績的一幀圖像點，該點圖像時間與發令時間對比運算，計算出該運動員的滑跑成績。

（2）終點攝像系統特點。

圖1 終點攝像系統特

終點攝像系統特點只要包括以下三個方面：①避免觸碰。該系統設備架設在比賽跑道外側，避免了滑跑練習和比賽運動員觸碰碰撞的情況，當運動員摔倒滑進終點線時也能進行準確判定；②高時間精度。由于攝像高頻率和攝像高精度的支撐，攝像系統計時的時間精度很高，時間精度最高能夠達到0.0001秒；③判定速度。終點攝像系統在計時過程中，系統需要人工操作拍攝畫面和判定成績時間點，不能在運動員通過終點后即刻確認成績，所以判定過程中需要一定時間。

2.2、異頻雷達發射系統（Transponder system）工作原理和特點

圖2 異頻雷達發射系統

頻雷達發射系統設備主要分為三部分：探測環（transponder）、芯片（detection loop）、解碼器(decoder)。 每名運動員必須佩帶對應芯片，將探測環鋪設在終點線的冰面下，當運動員通過終點探測環時，解碼器處理接收每個芯片信號。每個芯片與探測環距離接近時，芯片信號強度逐漸會變強，芯片遠離探測環時，信號強度會變弱，把信號強度達到標準的時間進行分段，取中間段中間時間為運動員滑跑成績。異頻雷達發射系統的特點是能夠對通過終點多名運動員的滑跑順序和成績進行記錄，當比賽多名運動員出現扣圈等情況時，也能準確自動即刻上傳成績。但該系統也有一些缺點，計時成績精度相對弱，并且受運動員滑行速度影響會產生誤差。

3、速度滑冰電子計時系統構建

目前我國速度滑冰賽事，使用的電子計時系統均是由上述電子計時系統構成，使用趨勢是以攝像為主，光電計時系統和異頻雷達系統作為即時顯示和備用系統。按照國際滑冰聯盟競賽要求，如果有幾種電子計時系統可用，裁判長會依據比賽級別、比賽項目和比賽場地等條件，在賽前公布各計時系統優先順序，哪套系統是主要系統，哪套是備用系統。現今我國為成功舉辦2022年冬奧會，我國國家級速度滑冰競賽的電子計時系統已經與國際級賽事并軌，達到國際賽事的電子計時系統要求。在500m、1000m、1500m、3000m、5000m、10000m競賽項目中，由光電計時系統記錄并顯示成績，運動員的最終成績由終點攝像系統決定并顯示。在團體追逐、短距離團體追逐項目中，由異頻雷達發射系統記錄并顯示成績，運動員的最終成績由終點攝像系統決定并顯示。在集體出發項目中，最終成績由異頻雷達發射系統決定并顯示，由終點攝像系統成績作為第二套電子計時系統共同計時。

綜上所述，在國際級、國家級速度滑冰競賽賽事中，經常出現多種電子計時系統同時使用相互配合完成比賽計時任務。只有這樣才能既保證賽事的流暢度和觀賞度，同時又保證高精度計時成績的穩定性和準確性。作者在本文中針對多種電子計時系統的計時特點進行類比和構建分析，更好的發揮電子計時系統在競技體育速度滑冰等賽事中的作用，對舉辦國內外速度滑冰運動產生積極影響。