Как работает олимпийский хронометраж

Технологии олимпийского хронометража прошли долгий путь за последнее столетие. И слава богу, поскольку мы видели все больше гонок, которые сводились не только к проволоке, но и к крошечным струнам, из которых состоит проволока. Возьмите 2008 год, когда пловец Майкл Фелпс финишировал на одну сотую секунды раньше своего конкурента Милорада Кавича. Цифровые доказательства, снятые с камеры, записывающей 100 кадров в секунду, подтвердили, что Фелпс выиграл золото с минимальным отрывом [источник: iW] .

Другими словами, времена простых секундомеров на Олимпийских играх давно прошли. Сегодня вы увидите множество высокотехнологичных устройств для измерения времени, включая высокоскоростные цифровые камеры , электронные сенсорные панели, инфракрасные лучи и радиопередатчики, и это лишь некоторые из них.

Благодаря всем этим передовым технологиям хронометража спортсмены- олимпийцы могут измерять одну миллионную долю секунды или микросекунду — и обратите внимание, что глазу требуется от 300 до 400 микросекунд, чтобы моргнуть [источник: Lohr ]. Однако благодаря небольшим вариациям дорожек и бассейнов время соревнований может быть рассчитано только до одной сотой секунды (плавание) или одной тысячной секунды (велоспорт на треке) [источник: Парк ].)

Такая точность требует первоклассных технологий, и по состоянию на 2014 год только две компании в мире соответствуют стандартам Олимпийского комитета. Omega была официальным хронометристом почти всех Олимпийских игр. (Seiko удостаивалась этого титула пять раз, последний раз во время Олимпийских игр 2002 года в Солт-Лейк-Сити.) Этот титул означает, что компания предоставляет технологии и персонал для определения времени проведения сотен мероприятий во время соревнований, проводимых раз в два года. Поскольку мы говорим о сотнях событий, в этой статье мы можем только посмотреть, как олимпийские чиновники измеряют время нескольких действительно крупных соревнований. Мы также проверим механику определения побед и фальстартов за доли секунды, а также методы мгновенного подсчета очков.

1-2-3, вперед!

1. Спорт за видом спорта: легкая атлетика
2. Спорт за спортом: велоспорт и водные виды спорта
3. Спорт за спортом: Зимние игры
4. Сохраняйте реальность
5. История олимпийского хронометража

Как вы, несомненно, знаете, Олимпийские игры проводятся каждые два года, чередуя летние и зимние спортивные соревнования. Из-за различий между этими событиями — от соображений расстояния до проблем с погодой — технология хронометража может сильно различаться в зависимости от вида спорта. Начнем с летних соревнований.

Трек/Легкая атлетика

В спринтерских гонках , таких как бег на 100 метров, который может длиться менее 10 секунд, время имеет существенное значение. Таким образом, каждый аспект хронометража является электронным, даже стартовый пистолет. Да и стартовый «пистолет» стал менее пистолетным, чем когда-либо, поскольку охрана по понятным причинам брезгует оружием на олимпийских мероприятиях. Хотя это может выглядеть как устройство для изготовления этикеток, этот стартовый пистолет подключен к динамикам, равноудаленным от каждого бегуна, чтобы бегун, находящийся ближе, не услышал звук стартового пистолета даже на миллисекунду раньше бегуна, находящегося дальше от пистолета. Но не бойтесь — звук по-прежнему имитирует выстрел из пистолета [источник: Lecher ]. Он также интегрирован с системой синхронизации, чтобы избежать расхождений.

На другом конце гонки лазер проецируется от одного конца финишной линии к другому, где датчик освещенности, также известный как фотоэлемент или электрический глаз, принимает луч. Он работает за счет того, что два фотоэлемента (установленные на разной высоте, чтобы не записывать только движение руки) выровнены по линии финиша. Когда бегун пересекает линию, луч блокируется, и электрический глаз посылает сигнал на консоль времени, чтобы записать время бегуна.

Одним из серьезных усовершенствований технологии олимпийского хронометража, которая используется во многих соревнованиях, является камера Scan'O'Vision. В нем записан тот «фотофиниш», которого мы так жаждем на соревновательных Олимпийских играх. В отличие от старых пленочных камер, в них используется цифровая технология записи. Они сканируют изображение через тонкую щель со скоростью до 2000 раз в секунду [источник: Omega]. Когда передний край туловища каждого бегуна пересекает линию, камера посылает электрический сигнал на консоль хронометража для записи времени. Консоль хронометража отправляет время на консоли судей и электронное табло. Сами изображения отправляются на компьютер, который синхронизирует их с часами и укладывает их рядом на горизонтальной шкале времени, формируя целостное изображение. Компьютер также рисует вертикальный курсор вниз по переднему краю туловища каждого бегуна в момент пересечения финишной черты. Затем это составное изображение может быть передано на цифровой дисплей в течение 15 секунд после окончания гонки, чтобы помочь принять решение о близком финише {источник: Omega ].

В более длинных гонках, таких как марафон, часы также запускаются с помощью электрического пистолета. Однако большое количество участников не позволяет всем бегунам покинуть стартовую линию одновременно, и одновременно финишную черту могут пересечь десятки бегунов. Из-за этих соображений марафоны требуют более индивидуальной системы хронометража — меток радиочастотной идентификации (RFID) .

Посмотрите на кроссовки каждого бегуна, и вы увидите прикрепленный к ним небольшой RFID -транспондер, посылающий уникальную радиочастоту . Вы когда-нибудь обращали внимание на мат, натянутый на стартовую линию марафона? Он содержит петли из медного провода, которые действуют как антенна, улавливая сигнал каждого бегуна и отправляя идентификационный код и время начала на консоль хронометража. Коврики отслеживают прогресс каждого бегуна каждые 3,1 мили (5 километров), автоматически отображая лучшее время на табло. Другой коврик находится у финишной черты и записывает время финиша каждого бегуна. Затем официальные лица сравнивают время каждого участника с часами, которые запускаются стартовым пистолетом.

Такие крупные марафоны, как Бостон, Нью-Йорк и Лос-Анджелес, также используют эту технологию, предоставляемую такими компаниями, как Texas Instruments. Должно быть интересно посмотреть, будут ли когда-нибудь применяться технологии радиочастотной идентификации или другие виды носимых устройств на олимпийском марафоне или других подходящих мероприятиях.

Езда на велосипеде

Поскольку велогонки сталкиваются с такими же трудностями, как и в марафонских гонках, технология почти такая же.

Метки RFID, прикрепленные к каждой раме велосипеда , передают идентификационный код на антенны, расположенные на линии старта, линии финиша и вдоль дороги. Эти антенны регистрируют время каждого гонщика и отправляют его на консоль синхронизации для сравнения. На финише, в том числе над трассой, установлены высокоскоростные камеры для фотофиниша, чтобы обеспечить последовательную во времени визуальную запись победителей, включая вертикальный курсор, очерчивающий передний край шины каждого гонщика, который будет использоваться в случае близкого финиша.

водные виды спорта

Как и в случае с бегом на короткие дистанции, к стартовой колодке каждого пловца прикреплен динамик, который объявляет об активации часов судьей-хронометристом или стартером. В таких соревнованиях, как эстафета, пловец в воде должен «пометить» следующего товарища по команде, нажав на сенсорную пластину, расположенную на стенке бассейна. Контактные пластины изготовлены из тонких пакетов поливинилхлорида (ПВХ) и горизонтальных полос, которые регистрируют сфокусированное давление (как от руки пловца), а не рассредоточенное давление (как от волн в бассейне). Для активации пэда требуется всего 3,3 фунта (1,5 кг) силы; волна может быть зарегистрирована как 2,2 фунта (1 килограмм) [источник: Парк]. Когда панель активируется, на компьютер хронометража отправляется сигнал для записи времени первого пловца, обозначения начала времени второго пловца и сообщения времени на табло.

Тот же процесс работает и для отдельных видов спорта, таких как брасс, вольный стиль и плавание на спине, во время которых пловец регистрирует свое время, нажимая на контактную пластину в конце забега. Водные виды спорта также используют технологию фотофиниша, аналогичную отслеживанию событий, записывая изображение финиша со скоростью 100 кадров в секунду. (Это была камера, которая так пригодилась в победе Майкла Фелпса в 2008 году).

Еще одна технология, дебютировавшая во время Олимпийских игр 2012 года в Лондоне, — это Open Water Gate для плавательного марафона. (Вы не устали от одной мысли об этом?) Раньше время просто указывалось на старте и остановке гонки. Но теперь пловцы носят транспондеры на запястье, которые реагируют на ворота вдоль ипподрома, сообщая время и измерения по мере прохождения марафона. Существует также технология фотофиниша в конце гонки, поэтому судьи могут определить победителя, когда транспондер показывает время, слишком малое для определения [источник: Swatch ].

Катание на санях

Поскольку участники олимпийских соревнований по санному спорту передвигаются со скоростью до 90 миль в час (145 километров в час), они побеждают с наименьшим отрывом. Когда точность до тысячных долей секунды или лучше является ключевой, а оборудование для измерения времени должно выдерживать температуры до минус 30 градусов по Фаренгейту (отрицательные 34 градуса по Цельсию), требуется специальная технология.

Трасса оснащена несколькими инфракрасными излучателями и приемниками , которые отправляют время на центральный компьютер каждый раз, когда луч прерывается. Лазерная технология, хотя и эффективная на беговых дорожках, была заменена инфракрасными лучами на Олимпийских играх 2002 года в Солт-Лейк-Сити после того, как исследования показали, что падающий снег часто блокирует лазерный луч, а мороз затуманивает электрический глаз, снижая точность.

Конькобежный спорт

Технология хронометража для конькобежного спорта получила технологическое развитие к Олимпийским играм 2014 года в Сочи. Фигуристы носят на ногах легкие транспондеры, которые могут записывать их время и рейтинг в режиме реального времени во время гонки [источник: Omega ]. Часы запускаются стартовым пистолетом, впервые появившимся на Играх в Ванкувере в 2010 году, а кончик конька спортсмена задействует фотоэлементы, чтобы остановить время. Но поскольку конькобежцы развивают скорость до 30 миль в час (48 км/ч), а конькобежец может выиграть всего лишь носком ботинка, две щелевые видеокамеры сканируют финишную черту, устанавливая временные метки на каждом изображении с частотой 2000 кадров в секунду. во-вторых, и отправить полное изображение судьям, чтобы помочь определить победителей в случае фотофиниша [источник: Олимпийские игры ].

Катание на лыжах

Участники соревнований по горным лыжам начинают свои гонки у стартовых ворот, а стартовые ворота Сноугейт введены в Ванкувере. У ворот есть палочка или стержень, который излучает стартовый импульс только тогда, когда он находится под одинаковым углом для всех лыжников. Отсчет времени начинается в ту секунду, когда они прорываются через планку, что дает им небольшую свободу действий для их первоначального толчка [источник: Omega ]. Как и в случае с катанием на санях, на финише срабатывает инфракрасный луч, чтобы остановить часы.

Для соревнований по лыжным гонкам на длинные дистанции, таких как бег по пересеченной местности и северные страны, RFID-метки, прикрепленные к ботинку каждого лыжника, отправляют отдельные сигналы на антенны, закопанные под снегом на линии старта, финиша и промежуточных точках. Таким образом, время старта, время финиша и прогресс лыжника отслеживаются, записываются и транслируются с учетом штрафов за время. Спутники GPS также используются в скандинавских соревнованиях для измерения расстояний между участниками на протяжении всей гонки.

Хотя во многих случаях время публикуется только с точностью до сотой доли секунды, олимпийские стандарты хронометража требуют, чтобы хронометраж был точным до миллисекунды . С таким небольшим пределом погрешности хронометристы должны готовиться к худшему. Однако технологии двадцать первого века могут показывать время с точностью до миллисекунды.

Квантовый таймер и водный квантовый таймер . Представленный во время Олимпийских игр 2012 года в Лондоне, квантовый таймер увеличил разрешение записываемого времени до одной миллионной доли секунды, что в 100 раз точнее, чем предыдущая технология. Он также демонстрирует точность 0,1 части на миллион. Точность измеряет повторную надежность измерения, поэтому это означает, что максимальный запас составляет 1 секунду на 10 миллионов секунд. Другими словами: это должно быть не просто точным, а точным каждый раз. Еще одна интересная особенность квантовых таймеров заключается в том, что они имеют 16 независимых часов, поэтому каждый бегун или пловец в гонке может одновременно получать информацию на табло или телевизионных экранах.

Защита от фальстарта. Поскольку многие спортсмены «торопятся», хронометристы также должны быть своего рода судьями, чтобы сохранять точность результатов участников. Ученые подсчитали, что среднему человеку требуется одна десятая секунды, чтобы среагировать на раздражитель, например на стартовый пистолет. На Олимпийских играх часы останавливаются, если спортсмен стартует раньше, чем через десятую долю секунды после подачи сигнала, потому что это означает, что он или она начали «реагировать» до того, как был произведен выстрел.

Часто участник, стартовавший раньше времени, дисквалифицируется. В водной эстафете время реакции анализируется не только в начале заплыва, но и по мере того, как каждый пловец «отмечает» своего товарища по команде (в данном случае — сенсорную панель). Ученые подсчитали, что ноге требуется 27/1000 секунды, чтобы оторваться от блоков. Они решили, что любой старт менее чем через 0,04 секунды после того, как товарищ по команде помечает стену, является фальстартом [источник: Park ].

Кроме того, стартовые блоки, используемые как в беге, так и в плавании , имеют электронные прижимные пластины . Представленные в Лондоне в 2012 году, эти блоки содержали значительное улучшение: они больше не используют движение для измерения фальстарта бегуна. Теперь они измеряют силу воздействия на блок, что предположительно является более точным [источник: Swatch Group ].

Поскольку официальный олимпийский хронометрист предоставляет сильно дублирующие системы и несколько устройств для измерения времени с числовыми и визуальными данными, споры о времени обычно быстро решаются путем анализа. Однако когда подается обоснованная жалоба, это почти всегда приводит к исследованиям и совершенствованию существующей технологии синхронизации. Например, после того, как Силке Краушаар выиграл золотую медаль по санному спорту в 1998 году, было обнаружено, что фотоэлектрические датчики имеют погрешность ровно в две миллисекунды - промежуток времени, на который Краушаар выиграл. В ответ на опасения по поводу точности системы, тогдашний главный инженер Олимпийского комитета США Том Вестенбург разработал используемую в настоящее время систему с высокой модуляцией и тройным резервированием, точность которой составляет менее половины миллисекунды [источник: Лео ].

Хотя история Олимпийских игр восходит к 776 году до нашей эры, история технологии олимпийского хронометража началась чуть более 100 лет назад. Вот основные прорывы:

Для получения дополнительной информации о технологии олимпийского хронометража и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Есть олимпийский огонь?

он тоже есть, и у нас есть статьи, подтверждающие это:

• Олимпийские факелы
• Олимпийская викторина
• Олимпиаду когда-нибудь пропускали?
• Оборудование для ограждения
• Препараты, улучшающие работоспособность
• Обнаружение ложных срабатываний
• Галерея изображений Олимпийских игр

Статьи по Теме