冬奧會短道速滑智能賽道

毛俊杰 牟宇曦

短道速滑是冬季奧運會項目，比賽采用淘汰制，以預、次、半決、決賽的比賽方式進行。4～8名參賽選手在同一條起跑線上同時起跑出發(fā)，比賽途中在不犯規(guī)的前提下，參賽選手可隨時超越對手。參賽選手必須在規(guī)定賽道內完成比賽，超出賽道即被判定為犯規(guī)。目前，劃分賽道采用標線和障礙錐桶。

我們觀看了部分冬奧會短道速滑比賽的視頻，并查閱了相關的新聞報道，發(fā)現(xiàn)在短道速滑比賽中發(fā)生過不少安全事故。我們對其中存在的問題進行了討論，希望減少比賽中的安全事故。

一、存在的問題

1.障礙錐桶自行滑動

某次短道速滑比賽開始時，用于判定犯規(guī)和劃分賽道的障礙錐桶自行發(fā)生了位移（如圖1）。所幸工作人員及時糾正，當場比賽沒有因為障礙錐桶的位移發(fā)生意外。

由于冰面較滑，摩擦力較小，障礙錐桶沒有被固定，易發(fā)生位移，一旦滑到其他地方，參賽選手滑行速度快，來不及反應，易被絆倒，造成安全事故。

2.易與障礙錐桶發(fā)生碰撞

在超越對手的過程中，參賽選手如果撞擊到劃定邊界的障礙錐桶（如圖2）就會摔倒，甚至會因速度太快而飛出場地，或被冰刀割傷，對身體造成非常大的危險。如果有參賽選手犯規(guī)，裁判也無法準確地判斷。

二、設計原理

障礙錐桶立于冰面的特定位置上，起到定位、劃分賽道的作用。同時，障礙錐桶是裁判判定參賽選手是否犯規(guī)的重要標識。因此，盡管障礙錐桶存在安全隱患，但因其在比賽中的重要作用，無法被取消。

我們設計了冬奧會短道速滑智能賽道，想用其他物品替代障礙錐桶，既起到標識、劃分賽道和判定結果的作用，又能保障參賽選手的人身安全。

三、結構設計

冬奧會短道速滑智能賽道是集LED燈賽道、磁力感測犯規(guī)、實時溫度監(jiān)測為一體的安全、交互的電子賽道。

1.用LED燈劃分賽道

用LED燈替代障礙錐桶。LED燈沿賽道被埋于冰面下，可區(qū)分賽道（如圖3），參賽選手也能更清楚地看清賽道，在規(guī)定區(qū)域內比賽，避免犯規(guī)。此外，裁判還能更清楚、準確地判定參賽選手是否超出賽道。

LED燈節(jié)能環(huán)保，顏色、形狀可隨時切換、更改，在不同的賽事中都可以被應用，還能在比賽休息間歇活躍現(xiàn)場氣氛，一物多用。

2.磁力感測犯規(guī)，標識犯規(guī)位點

為了保證比賽結果準確、公平，減少因人工判定造成的誤差，我們利用傳感器檢測參賽選手是否超出賽道，在賽道邊緣的冰面下方安裝磁力傳感器（如圖4），在不破壞鞋子結構、不影響滑行效果的情況下，在選手的冰刀上加裝少量磁鐵。一旦參賽選手觸碰賽道邊緣，后臺便能接收信息，顯示其具體觸碰情況（如圖5），盡可能地避免比賽事故和裁判誤判，也能讓觀眾、裁判及時知曉每位參賽選手的實時比賽情況。

3.實時溫度監(jiān)測

在賽場上設定多個溫度監(jiān)測點，實時監(jiān)測賽道冰面的溫度，并將數(shù)據反饋到后臺（如圖6），以便工作人員及時對冰面溫度進行調控，保證比賽的正常進行。

冬奧會短道速滑智能賽道模型如圖7。

四、創(chuàng)新點

冬奧會短道速滑智能賽道既能完成比賽中標識、劃分賽道和判定犯規(guī)的功能，消除障礙錐桶的安全隱患，又能及時掌握參賽選手的比賽情況，收集準確數(shù)據，避免人工誤判，并實時監(jiān)測賽道溫度。

該賽道不僅能被應用在短道速滑比賽中，還可以推廣到其他比賽的賽道上（如冰壺、花樣滑冰等）。LED燈可被替換為電子顯示屏幕，冰面上可以顯示實時排名、任意切換賽道。同時，電子顯示屏可用于比賽開場動畫或頒獎典禮等裝飾的工具。

未來，我們將進一步對作品進行優(yōu)化，比如精確到某一位運動員的犯規(guī)情況，增加紅外線感測、磁力感測雙重檢測運動員是否犯規(guī)等。