冬奥会短道速滑智能赛道

■云南师范大学实验中学2021届（21）班 毛俊杰 牟宇曦

短道速滑是冬季奥运会项目，比赛采用淘汰制，以预、次、半决、决赛的比赛方式进行。4～8名参赛选手在同一条起跑线上同时起跑出发，比赛途中在不犯规的前提下，参赛选手可随时超越对手。参赛选手必须在规定赛道内完成比赛，超出赛道即被判定为犯规。目前，划分赛道采用标线和障碍锥桶。

我们观看了部分冬奥会短道速滑比赛的视频，并查阅了相关的新闻报道，发现在短道速滑比赛中发生过不少安全事故。我们对其中存在的问题进行了讨论，希望减少比赛中的安全事故。

一、存在的问题

1.障碍锥桶自行滑动

某次短道速滑比赛开始时，用于判定犯规和划分赛道的障碍锥桶自行发生了位移（如图1）。所幸工作人员及时纠正，当场比赛没有因为障碍锥桶的位移发生意外。

由于冰面较滑，摩擦力较小，障碍锥桶没有被固定，易发生位移，一旦滑到其他地方，参赛选手滑行速度快，来不及反应，易被绊倒，造成安全事故。

图1

2.易与障碍锥桶发生碰撞

在超越对手的过程中，参赛选手如果撞击到划定边界的障碍锥桶（如图2）就会摔倒，甚至会因速度太快而飞出场地，或被冰刀割伤，对身体造成非常大的危险。如果有参赛选手犯规，裁判也无法准确地判断。

图2

二、设计原理

障碍锥桶立于冰面的特定位置上，起到定位、划分赛道的作用。同时，障碍锥桶是裁判判定参赛选手是否犯规的重要标识。因此，尽管障碍锥桶存在安全隐患，但因其在比赛中的重要作用，无法被取消。

我们设计了冬奥会短道速滑智能赛道，想用其他物品替代障碍锥桶，既起到标识、划分赛道和判定结果的作用，又能保障参赛选手的人身安全。

三、结构设计

冬奥会短道速滑智能赛道是集LED灯赛道、磁力感测犯规、实时温度监测为一体的安全、交互的电子赛道。

1.用LED灯划分赛道

用LED灯替代障碍锥桶。LED灯沿赛道被埋于冰面下，可区分赛道（如图3），参赛选手也能更清楚地看清赛道，在规定区域内比赛，避免犯规。此外，裁判还能更清楚、准确地判定参赛选手是否超出赛道。

LED灯节能环保，颜色、形状可随时切换、更改，在不同的赛事中都可以被应用，还能在比赛休息间歇活跃现场气氛，一物多用。

图3

2.磁力感测犯规，标识犯规位点

为了保证比赛结果准确、公平，减少因人工判定造成的误差，我们利用传感器检测参赛选手是否超出赛道，在赛道边缘的冰面下方安装磁力传感器（如图4），在不破坏鞋子结构、不影响滑行效果的情况下，在选手的冰刀上加装少量磁铁。一旦参赛选手触碰赛道边缘，后台便能接收信息，显示其具体触碰情况（如图5），尽可能地避免比赛事故和裁判误判，也能让观众、裁判及时知晓每位参赛选手的实时比赛情况。

图4

图5

3.实时温度监测

在赛场上设定多个温度监测点，实时监测赛道冰面的温度，并将数据反馈到后台（如图6），以便工作人员及时对冰面温度进行调控，保证比赛的正常进行。

冬奥会短道速滑智能赛道模型如图7。

图6

图7

四、创新点

冬奥会短道速滑智能赛道既能完成比赛中标识、划分赛道和判定犯规的功能，消除障碍锥桶的安全隐患，又能及时掌握参赛选手的比赛情况，收集准确数据，避免人工误判，并实时监测赛道温度。

该赛道不仅能被应用在短道速滑比赛中，还可以推广到其他比赛的赛道上（如冰壶、花样滑冰等）。LED灯可被替换为电子显示屏幕，冰面上可以显示实时排名、任意切换赛道。同时，电子显示屏可用于比赛开场动画或颁奖典礼等装饰的工具。

未来，我们将进一步对作品进行优化，比如精确到某一位运动员的犯规情况，增加红外线感测、磁力感测双重检测运动员是否犯规等。