国家级速度滑冰竞赛电子计时系统现状与构建研究

（1.吉林省体育局冬季竞技运动保障中心 吉林 长春 130022；2.长春理工大学 吉林 长春 130022）

国家体育总局和各省市相关单位对电子计时设备线路布置、器材配备都相当关注和重视。为此我国购买使用的电子计时设备均为国际滑冰联合协会指定认证设备，国家体育总局速滑部定期组织对电子计时方面的裁判员进行专业培训。目前在我国国家级以上比赛全部要求使用电子计时系统，在所有可以举办国家级别比赛的标准场地上均配备有电子计时系统，并统一按照《国际滑冰联盟速度滑冰专业规则和技术规则》要求举办速度滑冰赛事。在国际速度滑冰比赛中，要求必须使用电子计时系统。

1、速度滑冰电子计时系统改革必要性

1.1、原电子计时系统—光电计时系统（Optical system）工作原理与优点

我国各地区速度滑冰场地原电子计时系统均配备采用光电计时系统。该系统工作原理是在终点线上安置两个红外激光感应器，分别安置在跑道两侧的冰面上，测量点紧贴重点线内侧并且靠近冰面，对是否有滑过终点线内外道的信号和时间进行实时探测并记录，将通过终点线运动员冰鞋的冰刀尖为信号记录时间，与发令信号时间进行对比计算时间，作为运动员的滑跑成绩。这种以光电信号作为信号感应器优点在于时间反映的灵敏度和精度都很高，时间精度0.001秒，能准确测出运动员滑跑成绩，并且自动即刻上传显示成绩。

1.2、原电子计时系统的不足

光电计时系统由于时间精度很高，该系统在我国全国范围内速度滑冰比赛的使用程度非常高，但在现速度滑冰竞赛过程中也出现了一些不足，主要表现在以下几个方面：

（1）在硬件光电感应器方面。

在硬件光电感应器方面：光电感应器移动。光电感应器放置于比赛赛道两侧，很容易被练习和比赛的运动员触碰甚至翻，此时光电感应器则无法准确计时，必须及时重新校准。特别是运动员在即将到达终点时摔倒滑进终点线时，容易与光电感应器发生碰撞，并且按照《国际滑冰联盟速度滑冰专业规则和技术规则》要求，此种情况应以运动员先到达冰鞋的冰刀尖作为计时标准，而光电感应器无法对这种情况进行准确计时。

（2）软件操作性方面。

由于速度滑冰比赛的比赛特点，根据比赛情况，还有双发的情况（两组运动员同时滑跑），并且运动员滑跑每圈都需要外道换道，每次有光电信号反映，光电系统将按原预估滑跑顺序的运动员与该信号时间一一对应。当滑跑顺序出现变化，如运动员换错道，运动员超越或者在滑跑过程中摔倒时，都必须对系统的预估滑跑顺序进行及时调整，操作频繁，对裁判员系统操作的熟练度要求很高。

（3）竞赛项目方面。

国际滑冰联盟在 500m、1000m、1500m、3000m、5000m 等传统竞赛项目外，新加设了集体出发 （Mass Start races）、团体追逐（Team Pursuit races）、短距离团体追逐（Team Sprint races）三个竞赛项目，这三个竞赛项目都会出现多名运动员同时进终点线的情况，此时的光电感应器信号时连续的，而光电计时系统无法对信号进行对应区分和处理，无法使用光电计时系统计时。根据上述所说特点，单纯地使用光电计时系统作为电子计时系统已经无法满足当今我国举办的国家级以及国际级比赛需要。并且在电子计时系统的构建方面，国际滑冰联盟在其竞赛规则中也作出了相应指导和要求，所以电子计时系统的改革和重新构建是势在必行的。

2、速度滑冰电子计时系统分类

现今在国际赛事中除了光电计时系统外，根据计时原理方式分类，还加设了另外两种电子计时系统，分别是终点摄像系统和异频雷达发射系统。

2.1、终点摄像系统（Photo-finish system）工作原理和特点

（1）终点摄像系统工作原理。

现在在国内速度滑冰赛事中普遍使用了终点摄像系统，并且在国际滑联锦标赛、国际滑联世界杯赛事和冬奥会速度滑冰赛事中，终点摄像系统是要求必须使用的。其工作原理如下：将摄像机拍摄基准线与跑道终点线的内侧线对准校齐，摄像机将高速频率拍摄这一条基准线的图像，每一条线图像对应一个时间点，将该条线的每帧图像合成为一张图片，并且形成一条时间轴。在合成图片中，选取运动员有效成绩的一帧图像点，该点图像时间与发令时间对比运算，计算出该运动员的滑跑成绩。

（2）终点摄像系统特点。

图1 终点摄像系统特

终点摄像系统特点只要包括以下三个方面：①避免触碰。该系统设备架设在比赛跑道外侧，避免了滑跑练习和比赛运动员触碰碰撞的情况，当运动员摔倒滑进终点线时也能进行准确判定；②高时间精度。由于摄像高频率和摄像高精度的支撑，摄像系统计时的时间精度很高，时间精度最高能够达到0.0001秒；③判定速度。终点摄像系统在计时过程中，系统需要人工操作拍摄画面和判定成绩时间点，不能在运动员通过终点后即刻确认成绩，所以判定过程中需要一定时间。

2.2、异频雷达发射系统（Transponder system）工作原理和特点

图2 异频雷达发射系统

频雷达发射系统设备主要分为三部分：探测环（transponder）、芯片（detection loop）、解码器(decoder)。 每名运动员必须佩带对应芯片，将探测环铺设在终点线的冰面下，当运动员通过终点探测环时，解码器处理接收每个芯片信号。每个芯片与探测环距离接近时，芯片信号强度逐渐会变强，芯片远离探测环时，信号强度会变弱，把信号强度达到标准的时间进行分段，取中间段中间时间为运动员滑跑成绩。异频雷达发射系统的特点是能够对通过终点多名运动员的滑跑顺序和成绩进行记录，当比赛多名运动员出现扣圈等情况时，也能准确自动即刻上传成绩。但该系统也有一些缺点，计时成绩精度相对弱，并且受运动员滑行速度影响会产生误差。

3、速度滑冰电子计时系统构建

目前我国速度滑冰赛事，使用的电子计时系统均是由上述电子计时系统构成，使用趋势是以摄像为主，光电计时系统和异频雷达系统作为即时显示和备用系统。按照国际滑冰联盟竞赛要求，如果有几种电子计时系统可用，裁判长会依据比赛级别、比赛项目和比赛场地等条件，在赛前公布各计时系统优先顺序，哪套系统是主要系统，哪套是备用系统。现今我国为成功举办2022年冬奥会，我国国家级速度滑冰竞赛的电子计时系统已经与国际级赛事并轨，达到国际赛事的电子计时系统要求。在500m、1000m、1500m、3000m、5000m、10000m竞赛项目中，由光电计时系统记录并显示成绩，运动员的最终成绩由终点摄像系统决定并显示。在团体追逐、短距离团体追逐项目中，由异频雷达发射系统记录并显示成绩，运动员的最终成绩由终点摄像系统决定并显示。在集体出发项目中，最终成绩由异频雷达发射系统决定并显示，由终点摄像系统成绩作为第二套电子计时系统共同计时。

综上所述，在国际级、国家级速度滑冰竞赛赛事中，经常出现多种电子计时系统同时使用相互配合完成比赛计时任务。只有这样才能既保证赛事的流畅度和观赏度，同时又保证高精度计时成绩的稳定性和准确性。作者在本文中针对多种电子计时系统的计时特点进行类比和构建分析，更好的发挥电子计时系统在竞技体育速度滑冰等赛事中的作用，对举办国内外速度滑冰运动产生积极影响。