周浩祥　王國偉　魏良忠　強武　郭子淵　張樹林

摘 要：運用高速攝像與影片解析等方法，對2014年國際田徑聯(lián)合會競走世界杯賽男子20 km中、外參賽優(yōu)秀運動員的技術(shù)動作進行了分析診斷，研究發(fā)現(xiàn)：1）中國男子運動員重心移動速度偏慢，表現(xiàn)在步頻偏小、大腿夾角偏小，說明步幅還有待提高。2）中國男子運動員頭頂點上、下起伏較大，騰空時間較長，被判罰犯規(guī)的可能性較大。3）中國男子競走運動員踝關(guān)節(jié)蹬伸幅度偏小，上、下肢擺動角度左右不平衡，上、下肢擺動速度偏慢。建議：中國男子競走運動員在具有充分步幅的前提下，要適當(dāng)提高步頻，增大踝關(guān)節(jié)的蹬伸力量，加大上、下肢的擺動速度，形成左右平衡、擺動充分的合理技術(shù)動作。

關(guān) 鍵 詞：運動生物力學(xué)；20 km競走；優(yōu)秀運動員

中圖分類號：G804.6 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-7116（2015）06-0099-07

Abstract： By applying methods such as high-speed video recording and analyzing， the authors analyzed and diagnosed technical movements of domestic and foreign mens 20 km race walkers who participated in IAAF Race Walking World Cup 2014， and revealed the following findings： 1）the Chinese male athletes center of gravity moving speed was on the slow side， which was embodied in lower pace frequency， and smaller thigh included angle， meaning that pace frequency still needs to be improved； 2）the Chinese male athletes head vertex fluctuation was relatively big， their hang time was kind of long， thus the possibility of being judged as foul was high； 3）the Chinese male race walkers ankle joint stretching amplitude was on the small side， their upper and lower limb swinging angles were not left and right balanced， their upper and lower limb swinging speeds were on the slow side. The author suggested that Chinese male race walkers appropriately increase pace frequency， ankle joint stretching power， as well as upper and lower limb swinging speeds， under the condition of having an adequate stride， and form left and right balanced， swinging sufficient rational technical movements.

Key words： sports biomechanics；20 km race walking；excellent athlete

競走作為中國田徑的優(yōu)勢項目，在奧運會上共獲得3枚金牌，其中一枚為男子運動員陳定所得。但是，我國男子競走項目整體實力與世界強隊相比還存在著差距。競走項目對體能、技能、戰(zhàn)術(shù)等要求比較高，但是國際田聯(lián)是通過人眼來判斷競走運動員是否騰空或者屈膝，這就要求我們對運動員的技術(shù)進行詳細的分析，診斷技術(shù)上的優(yōu)缺點，從而保證在比賽時不會出現(xiàn)騰空或者屈膝。本研究以2014年國際田聯(lián)競走世界杯賽5名中國男子20 km參賽運動員為研究對象，與同場競技條件下國外優(yōu)秀競走運動員進行對比，希望找出中國男子競走技術(shù)方面存在的真正問題，為中國男子競走提升實力提供參考。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

2014年國際田徑聯(lián)合會競走世界杯賽男子20 km 5名中國參賽運動員，以及本次比賽的冠軍Ruslan Dmytrenko（見表1）。蔡澤林、王鎮(zhèn)、陳定參加了2012年倫敦奧運會，于偉、邊通達為國際級運動健將，他們基本能夠代表中國男子20 km競走的最高水平。

1.2 研究方法

1）平面定點拍攝。

（1）采用經(jīng)過處理的平面標(biāo)定方法。

由于競走比賽，不同研究對象運動軌跡不在同一個運動平面，為了減小誤差有必要對傳統(tǒng)的比例進行重新標(biāo)定，本研究比例尺現(xiàn)場標(biāo)定如下（圖1）：選取標(biāo)定距離為2.5 m，接近運動員一個復(fù)步的距離；標(biāo)定線之間30 cm，標(biāo)定線和運動平面平行、與攝像機主光軸垂直，標(biāo)定區(qū)域大小為運動員可能通過的區(qū)域，對不在標(biāo)定線上的研究對象，通過標(biāo)定區(qū)域兩端的線結(jié)合運動平面，標(biāo)出運動員所在的標(biāo)定線（圖1虛線所示）這樣的標(biāo)定能最大程度減小誤差，提高解析的準確程度[1]。

（2）平面定點拍攝。

使用1臺CASIO-EX-FH 25高速攝像機對比賽現(xiàn)場進行定點定焦拍攝，拍攝的位置距離終點150 m處（圖2）[2]，設(shè)定拍攝頻率為120 fs-1，機高1.20 m，拍攝距離約15 m左右，快門速度為1/600 s，攝像機主光軸與運動平面垂直，拍攝研究對象錄像技術(shù)的同時拍攝比例尺，采用經(jīng)過處理的標(biāo)定方法在地面進行標(biāo)定，使用1臺SONY-HDR-1E常速攝像機對比賽進行掃描拍攝。

2）影片解析。

使用視訊影片解析系統(tǒng)對比賽錄像進行人工數(shù)字化處理，解析時使用松井秀治人體慣性參數(shù)模型，并選取20個解析關(guān)節(jié)點，采用低通數(shù)字濾波法對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)平滑，平滑系數(shù)為7 Hz。選取運動員一個復(fù)步的動作視頻錄像進行分析，在對動作進行解析時，視頻兩端多選取6幀圖片進行分析。所有解析工作均由同一個人、一整段時間完成，避免了不同人解析帶來的誤差，保證了數(shù)據(jù)的真實性、準確性。

使用Dartfish4.0動作技術(shù)分析軟件對關(guān)鍵時相動作圖片進行定量描述。使用Microsoft Excel 2007軟件對解析數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理和計算。

3）選取階段的依據(jù)。

表2顯示，前5 km中國運動員和國外優(yōu)秀運動員用時基本一樣，到10 km蔡則林、王鎮(zhèn)、陳定和冠軍速度一致，于偉和邊通達則逐漸掉隊，到15 km處前者還基本能夠跟上國外優(yōu)秀運動員，15 km之后，差距慢慢拉開，也就是說，最終造成成績的差距在最后15～20 km，而通過對研究對象15～20 km之間的重心移動速度進行錄像解析，發(fā)現(xiàn)在20 km最后沖刺階段研究對象的重心移動速度處于較高的水平，在最后沖刺體能下降時候，較高的重心移動速度需要發(fā)揮身體的潛力更多，參賽運動員的特點和缺點也表現(xiàn)得最明顯，因此，本研究選取第20 km為研究點，對中外優(yōu)秀競走運動員技術(shù)進行量化分析，希望能夠找出沖刺階段中、外優(yōu)秀男子20 km競走運動員的技術(shù)差距。

4）動作階段的劃分。

競走階段的劃分是多種多樣的，研究者可以根據(jù)需要來選取一個階段的開始點和結(jié)束點，整個周期的時間長度不變?，F(xiàn)代競走比賽是由左、右雙腿的左腿支撐階段和右腿騰空階段-右腿支撐階段和左腿騰空階段交替完成的。因此，本研究把左單步周期（左著地–左垂直–左離地）、右單步周期（右著地–右垂直-右離地）作為一個復(fù)步的技術(shù)圖像分析樣本（圖3）。

2 結(jié)果及討論

2.1 步長、步頻與重心移動速度

步長和步頻是決定競走成績的最重要兩個因素，兩者是相互依存、相互制約的關(guān)系[2-6]，過大的步長和較慢的頻率不能夠產(chǎn)生足夠的重心移動速度，較快的步頻和較小的步長會形成中國傳統(tǒng)的“小步、快頻”的競走技術(shù)風(fēng)格，但這種競走技術(shù)特點已經(jīng)被多次判罰。

表3顯示，5名中國參賽運動員左、右步長均值為（1.27±0.05） m、（1.25±0.08） m，這與敬龍軍等[7]的研究結(jié)果是一致的，除王鎮(zhèn)兩側(cè)6 cm的步長差距，中國運動員的左、右步長基本是均衡的，左、右均衡的技術(shù)動作有利于裁判的整體視覺效果，該次比賽中國參賽運動員無一人被判罰就說明了這點，也有利于動作的合理性、經(jīng)濟性、實效性。

5人當(dāng)中步長步幅最充分的是蔡澤林，左、右步長達到了1.35、1.36 m，比倫敦奧運會冠軍陳定的步長整整多出了15、17 cm，在所有研究對象中蔡澤林的步長也是最長的，再加上蔡澤林沒有被判罰犯規(guī)，這也是其在5名參賽運動員當(dāng)中名次最好的重要原因，因此，充分的步長不僅可以提高裁判的印象分，也是獲得足夠重心移動速度的關(guān)鍵指標(biāo)。

建議在平時的訓(xùn)練中，中國男子競走運動員要增加柔韌性、力量的練習(xí)，增加肩髖扭轉(zhuǎn)幅度，為形成充分步幅打下基礎(chǔ)。王鎮(zhèn)要注意發(fā)展左右均衡的步長技術(shù)，增加右腳著地緩沖后的蹬伸用力，提高左腿擺動動作技術(shù)，并最終形成左右均衡的合理步長；陳定和邊通達兩側(cè)步幅均需要有一定程度的提高。

表3還顯示，5名中國運動員的步頻為（199±5）步/min，有資料表明我國男子競走運動員的步頻一般為212 步/min[8]，顯然現(xiàn)役優(yōu)秀中國男子競走運動員的步頻是偏慢的，步頻當(dāng)中最慢的為陳定和王鎮(zhèn)都是195

步/min，對應(yīng)的重心移動速度也小，步頻最快的是蔡澤林為206 步/min，對應(yīng)的重心移動速度也最快，因此，足夠的步頻也是提高重心移動速度的重要因素之一。

步長和步頻的乘積決定了重心移動速度的快慢，本次比賽的冠軍Ruslan Dmytrenko和中國競技成績最好的運動員蔡澤林都有較快的重心移動，Ruslan Dmytrenko的特點是充分的步長加上快速的步頻，而蔡澤林則是最大的步長和合適的步頻，兩人都實現(xiàn)了快速的重心移動，而這是實現(xiàn)成績突破的重要保證。

2.2 騰空時間及頭頂點位移

競走的特殊性就在于參賽運動員技術(shù)動作要符合規(guī)則的要求，否則就有被判罰的危險，甚至被罰出場，直接失去了參賽資格，競走規(guī)則要求不能騰空，實際上在高水平比賽中，沒有騰空的競走是不存在的，通過高速錄像都能夠觀察到騰空現(xiàn)象，因此，在實際運用當(dāng)中，只要不超過一定的臨界值，裁判現(xiàn)場就看不到犯規(guī)，依據(jù)人肉眼看到物體生理時限為1/24 s，目前國內(nèi)很多學(xué)者和研究人員將裁判員判罰騰空的時限分為：42 ms以下為合理騰空時限；42～70 ms為模糊騰空時限；70 ms以上為犯規(guī)騰空時限[3]。

高水平的競走運動員很少出現(xiàn)屈腿犯規(guī)的情況[7]，騰空犯規(guī)就成了制約其繼續(xù)提高的重要因素，騰空時間幾乎是所有學(xué)者研究騰空犯規(guī)的參數(shù)指標(biāo)，也有不少學(xué)者認為頭頂點上下位移及重心波動位移也能夠說明騰空犯規(guī)的情況[3，5，7-9]，更有研究人員指出，步長的大小也是判罰是否騰空的重要參考指標(biāo)[10]。因為裁判現(xiàn)場是看不到身體重心的，因此，本研究就以騰空時間和頭頂點位移作為是否騰空的參考指標(biāo)。表4顯示，中國男子競走運動員騰空時間均值為（63.89±6.80） ms處在模糊騰空時限以內(nèi)，不會被判罰騰空犯規(guī)，符合賽后的犯規(guī)統(tǒng)計，即5名參賽中國運動員沒有人被判罰騰空犯規(guī)。蔡澤林的騰空時間為75 ms，處在犯規(guī)騰空時限，有被判罰騰空的危險，在平時的訓(xùn)練當(dāng)中，要注意在快速的重心移動情況下避免過長的騰空時間，擺動腿離地后加快擺動速度，盡量以“直腿方式”完成擺動過程[7]。Ruslan Dmytrenko 騰空時間為58.33 ms，處在模糊騰空時限，相比蔡澤林，Ruslan Dmytrenko的騰空時間更值得學(xué)習(xí)，在重心快移動速度的前提下，還能夠保持較短的騰空時間。這是頂尖競走運動員具有的顯著特點。

頭頂點位移，5名中國男子競走運動員的波動均值為（6.61±1.23） cm，相比冠軍Ruslan Dmytrenko 4.92 cm的波動。中國男子運動員波動最大的是王鎮(zhèn)8.06 cm，波動最小的是邊通達5.69 cm，王鎮(zhèn)波動較大的原因可能與左、右步幅不平衡有關(guān)。總體上，中國男子競走運動員還需要在控制頭頂點波動上下功夫，保持身體重心在合理的波動范圍。

2.3 膝關(guān)節(jié)相關(guān)角度

在競走比賽中，對膝關(guān)節(jié)有明確的規(guī)則要求，“前腿從著地瞬間至垂直階段應(yīng)該伸直，即膝關(guān)節(jié)不得彎曲”[11]。由于人體解剖生理結(jié)構(gòu)因素的影響，在解析的過程中，直腿不會出現(xiàn)180°，有資料表明膝關(guān)節(jié)只要不小于175°，在人肉眼看來就處于伸直狀態(tài)[12]。表5顯示，著地瞬間，5名中國男子競走運動員左、右膝關(guān)節(jié)的角度均值為（177.72±1.53）°、（177.60±0.61）°，均大于175°，符合直腿的規(guī)則要求；垂直支撐時相，5名中國男子競走運動員左、右膝關(guān)節(jié)角度值分別為（190.02±2.00）°、（193.73±5.88）°，中國男子競走運動員都呈現(xiàn) “反弓”特點，結(jié)合錄像和圖片，王鎮(zhèn)的垂直“反弓”現(xiàn)象更明顯，國外優(yōu)秀男子競走運動員Ruslan Dmytrenko也呈現(xiàn)明顯的“反弓”特點，左、右膝關(guān)節(jié)角度達到了189.7°、200.6°，中、外優(yōu)秀男子競走運動員在著地瞬間、垂直支撐膝關(guān)節(jié)角度呈現(xiàn)一致的特點。

離地瞬間角度越小就會給裁判以“跑”的感覺，表5顯示，5名中國運動員離地瞬間左、右擺動腿膝角為（160.08±4.79）°、（159.78±5.28）°，左、右基本平衡，且都在150°以上，大于敬龍軍等[7]的研究結(jié)果，最終中國男子競走運動員沒有被判罰騰空犯規(guī)就證明了這一點，說明中國男子競走運動員離地瞬間擺動膝角有所改善。角度最大的為蔡澤林167.5°、165.2°，國外優(yōu)秀運動員Ruslan Dmytrenko角度為158.3°、155.0°，小于我國運動員的均值，這也可能是其在比賽中受到騰空判罰的重要原因。

有資料表明，膝關(guān)節(jié)在著地瞬間至垂直支撐階段保持180°的時間必須超過70 ms，這樣才能夠給裁判留下直腿的表象[7-8]，表5顯示，5名中國運動員左、右直腿時間為（68.33±6.97） ms、（73.33±9.13） ms，其中左腿直腿時間小于70 ms，但在賽后的犯規(guī)統(tǒng)計中，中國運動員是沒有屈腿犯規(guī)的，而整個動作過程大于180°的時間，5名中國運動員左、右腿分別為（236.67±18.26） ms和（241.67±24.30） ms，遠大于160 ms的直腿時間，說明單個指標(biāo)并不能準確描述犯規(guī)狀態(tài)，蔡澤林左、右著地至垂直大于180°的時間均為58 ms，遠小于70 ms的時間，但是，左、右整個動作過程大于180°的時間均為250 ms，也遠大于160 ms，因此，兩個參數(shù)指標(biāo)的有機結(jié)合才能更好說明犯規(guī)情況。

2.4 踝關(guān)節(jié)的相關(guān)角度

由于規(guī)則的約束，膝關(guān)節(jié)在競走過程中蹬伸的作用在下降，競走動力的主要來源于踝關(guān)節(jié)的跖屈蹬地[8]，蹬伸幅度更能說明踝關(guān)節(jié)力量的大小，表6顯示，5名中國運動員的左、右蹬伸幅度均值為（24.00±4.39）°、（24.88±9.09）°，左、右基本平衡，但相比世界優(yōu)秀運動員35°的蹬伸幅度[3]，中國男子競走運動員還需要改進很多；相比之下，蔡澤林的蹬伸更符合優(yōu)秀競走運動員的要求，左、右蹬伸幅度分別為31.4°、39.3°。離地瞬間踝關(guān)節(jié)角度的分析，國外優(yōu)秀運動員Ruslan Dmytrenko和中國競技成績較好的蔡澤林角度值基本在120°以上，而競技成績較差的中國運動員基本都在120°以下，因此，離地瞬間踝關(guān)節(jié)角度的大小也能夠說明蹬伸效果的好壞。因此，建議中國男子競走運動員在平時的訓(xùn)練中，注意發(fā)展踝關(guān)節(jié)的柔韌性、靈活性和力量練習(xí)，加強踝關(guān)節(jié)的蹬伸，增加蹬伸的幅度，增加前進的動力。

有資料表明，當(dāng)在保證踝關(guān)節(jié)合理蹬伸角的情況下，蹬伸的時間越短，則蹬伸的效果越好[3]，表7顯示，蔡澤林左、右蹬伸時間為158、167 ms，王鎮(zhèn)左、右蹬伸時間均為167 ms，陳定左、右蹬伸時間均為175 ms，總體上，3名競技成績最好的運動員蔡澤林、王鎮(zhèn)、陳定符合這樣的結(jié)論，重心移動速度不斷降低，而蹬伸時間逐漸增加。因此，建議我國男子競走運動員需要增加踝關(guān)節(jié)的力量練習(xí)，在緩沖結(jié)束后，減少蹬伸時間，增加蹬伸的實效性，蹬伸的方向盡量朝水平分量，并逐漸形成合理、科學(xué)的蹬伸效果。

2.5 擺動角度

有資料表明合理的最小擺動角為100°～110°[3]，表8顯示，5名中國優(yōu)秀男子競走運動員的擺動腿左右角度均值為（97.64±4.57）°和（89.86±6.44）°，均不在此膝關(guān)節(jié)擺動合理范圍之內(nèi)，究其原因，可能跟不斷加大競走重心移動速度有關(guān)，隨著記錄不斷被刷新，不斷提高的重心移動使得減小擺動膝關(guān)節(jié)角度成了必然。蔡澤林左、右擺動膝角分別為95.7°和95.2°，跟國外優(yōu)秀運動員Ruslan Dmytrenko基本一致，王鎮(zhèn)左、右擺動膝關(guān)節(jié)角分別為90.7°和94.7°，右膝關(guān)節(jié)擺動要優(yōu)于左膝關(guān)節(jié)，陳定、于偉、邊通達均為左膝關(guān)節(jié)擺動效果好于右膝關(guān)節(jié)，中國男子競走運動員左、右擺動有一定程度的不平衡。

擺臂角度的分析。國外優(yōu)秀選手Ruslan Dmytrenko左、右擺臂角為94.01°和90.70°，兩側(cè)有3.31°差距，5名中國男子競走運動員左、右擺臂角均值為（93.30±6.79）°和（88.71±7.55）°，左右存在一定程度不平衡，蔡澤林左、右相差3.58°，于偉相差最多，達到了17.61°，奧運會冠軍陳定也達到了13.08°。因此，在平時的訓(xùn)練中，發(fā)展左右均衡的蹬伸、擺動力量很有必要，左、右平衡的技術(shù)動作不僅能夠產(chǎn)生合理的動作規(guī)范，更重要能夠產(chǎn)生足夠的前進動力，能夠給現(xiàn)場裁判留下好的印象，一些輕微的犯規(guī)動作就有可能被裁判忽略掉。

大腿夾角的分析。大腿夾角是衡量運動員步幅是否開闊和獲得有效步長的重要依據(jù)[8]，步長的大小需要考慮運動員的身高、下肢長等因素，而大腿夾角可以避免這些因素的影響，5名中國男子競走運動員左、右支撐大腿夾角分別為72.58°和69.52°，而國外優(yōu)秀運動員Ruslan Dmytrenko為78.4°和76.0°，顯然外國優(yōu)秀競走運動員要大于中國運動員。因此，建議我國男子運動員要針對性加強柔韌性的練習(xí)，為形成開闊的步幅打下基礎(chǔ)。

2.6 擺動速度

有資料表明，在高速走時擺動的動作和速度比蹬地的用力程度更重要[13]，表9顯示，5名中國男子競走運動員左、右膝關(guān)節(jié)速度擺動均值為（4.29±0.15） m/s和（4.34±0.22） m/s，與國外優(yōu)秀運動員相差0.22和0.18 m/s，左、右肘關(guān)節(jié)擺動速度均值為（4.35±0.19） m/s和（4.65±0.24） m/s，與國外優(yōu)秀運動員相差0.13和0.18 m/s，中、外男子競走運動員在擺動速度上差距明顯。建議在平時的訓(xùn)練中，特別是后程體能下降時，加強擺動速度的練習(xí)，注重積極的擺動動作給重心移動和身體協(xié)調(diào)以幫助。

3 結(jié)論

1）步長和步頻是決定競走成績的最關(guān)鍵兩個因素，中國男子競走運動員重心移動速度較國外優(yōu)秀運動員偏慢，主要表現(xiàn)在步頻偏小，兩大腿夾角較小，說明中國運動員步幅與國外優(yōu)秀運動員有一定差距。王鎮(zhèn)要注意發(fā)展兩側(cè)均衡的步幅技術(shù)，陳定和邊通達兩側(cè)步幅均需要有一定程度的提高。

2）中國運動員的騰空時間和頭頂點位移均大于國外優(yōu)秀運動員，說明中國男子競走運動員在高速行走當(dāng)中，控制身體上、下起伏的能力還需要提高。蔡澤林騰空時間處在犯規(guī)騰空時限，要注意在快速行走情況下，避免過大的騰空時間；王鎮(zhèn)的上、下波動最大，可能跟兩側(cè)不平衡的步幅有關(guān)；于偉和陳定也有一定程度的上、下波動，一方面造成速度無謂損失，另一方面還有被判罰的可能性。建議，在著地緩沖后，蹬伸的力更多傾向于水平分量。

3）中國運動員著地瞬間膝關(guān)節(jié)角度均符合直腿著地的要求，垂直支撐時相呈現(xiàn)“反弓”特點，王鎮(zhèn)更明顯。中國運動員整個動作直腿時間明顯大于臨界值，均符合著地至垂直支撐的規(guī)則要求。

4）中國運動員的踝關(guān)節(jié)左、右蹬伸基本均衡，但踝關(guān)節(jié)蹬伸幅度與國外優(yōu)秀選手相比還需要提高，蔡澤林的蹬伸更接近國外優(yōu)秀運動員，王鎮(zhèn)、陳定、于偉、邊通達等還需要在踝關(guān)節(jié)蹬伸方面下功夫，注意發(fā)展踝關(guān)節(jié)的柔韌性、靈活性、力量的練習(xí)，增大蹬伸的幅度，加強前進的動力。

5）中國運動員上、下肢擺動不平衡，兩側(cè)擺臂角度的分析發(fā)現(xiàn)，中國運動員均有不同程度的不均衡，于偉兩側(cè)擺臂角度左、右相差最大，達到了17.61°，王鎮(zhèn)右膝關(guān)節(jié)擺動要優(yōu)于左膝關(guān)節(jié)，陳定、于偉、邊通達均為左膝關(guān)節(jié)擺動效果好于右膝關(guān)節(jié)。中國運動員擺動速度與國外優(yōu)秀運動員有差距。

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