馬杰

摘 要： 采用生物力學測試、數理統(tǒng)計法對國內優(yōu)秀青少年競走選手在比賽中的速度與關鍵技術指標間的關系進行相關性分析，旨在探討速度與技術間的關系，為訓練提供參考。結果表明，速度與步長、步頻、離地后蹬距離、離地兩腿夾角、騰空時間、頭部垂直起伏的高度顯著正相關，與后蹬離地角、離地前擺膝角顯著負相關，與著地腳掌仰角、著地前支撐距離、著地軀干傾角、兩大腿重疊時膝角、離地大臂后擺角、離地前擺肘角的相關系數數值很低?；谒俣扰c步長、步頻的相關性，推測，在適當加快步頻的前提下，有效增加步長可能是青少年競走選手追求理想加速效果時的優(yōu)先選擇。速度與離地前擺膝角負相關在一定程度上揭示出我國青少年競走運動員在比賽中存在下肢擺動放松水平不高的問題，對此應予以重視。

關鍵詞： 競走;速度;技術

中圖分類號：G821? ?文獻標識碼：A? 文章編號：1006-2076（2020）05-0102-09

Abstract： Using the methods of sports biomechanical test， mathematical statistics to analyze the relationship between the competition velocity and key technical indicators for elite youth race walkers in order to provide reference for training. Results show that there is positive correlation between velocity and step length， step frequency， backward distance， angle between legs， flying time， head height difference between the highest point and the lowest point， while negative correlation between velocity and backward angle， knee angle at the moment off the ground， weaker correlation between velocity and the angle between foot sole and level， front support distance， torso angle， knee angle at the moment of thighs overlapping， angle between boom and vertical plane， elbow angle. This research surmises that increasing stride may be a prior choice to accelerate for elite young race walkers based on the correlation between velocity and step size and step frequency index. Also， negative correlation between velocity and knee angle before leaving the ground shows that young athletes have a problem of low relaxation level in leg swing during walking， which needs to be paid attention.

Key words：? race walking; velocity; technology

依據規(guī)則要求，競走運動員要想在比賽中取得優(yōu)異的成績，既需要獲得較快的運動速度，又需要在運動中體現(xiàn)出較好的技術規(guī)范性。因此，提高速度與完善技術是競走選手提高比賽成績的重要途徑。針對競走運動中速度與技術的關系，已有學者指出，在不同的速度狀態(tài)下，運動員的競走技術具有不同的內部結構與外部表現(xiàn)，速度的變化與技術的改變息息相關[1-2]。如有研究在分析競走技術時發(fā)現(xiàn)，當比賽速度提高時，步長、步頻在增加[3-5]。因此，在對競走運動員的技術進行診斷分析時，應首先明確技術所對應的速度狀態(tài)。只有在區(qū)分速度差異的前提下去分析技術，才更有利于提高技術研究的效率。然而，過去很多研究在分析競走技術時僅是就技術而論技術，在分析技術時未對相應速度狀態(tài)進行說明[6-8]。盡管許多研究為運動員競走技術的診斷分析提供了各類技術指標的參數，但這些參數因各自所對應的速度狀態(tài)不一致而導致使用起來的效率不高[9]。速度狀態(tài)不一致，研究所得的技術指標參數就難以用來作為參考。即使進行了參考，其結果仍有待推敲，如有的研究在速度不一致的情況下就對運動員的步長指標進行比較，其分析結果很可能會對訓練工作產生誤導。此外，近年來，有些研究在分析技術時注明了所對應的速度狀態(tài)，卻未對速度與技術指標的關系進行結合分析[10-11]，或分析內容仍不盡全面[3-5]。目前，對于競走速度與技術關系的研究主要還停留于速度與步長、步頻等宏觀技術指標的分析，尚缺乏對速度與更多技術指標關系的系統(tǒng)性探討。因此，有必要對競走速度與更多關鍵競走技術指標的關系進行分析。此外，鑒于青少年階段是建立正確技術模式的關鍵時期，而當前國內青少年競走后備人才在比賽中的技術又面臨較為嚴重的判罰問題，極有必要通過揭示速度與技術關系來為其技術訓練提供更為合理的指導。因此，本研究以國內優(yōu)秀青少年競走運動員為測試對象，對其在國際、國內比賽中關鍵技術指標與速度的關系進行相關性分析研究。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

本研究的研究對象為優(yōu)秀青少年競走運動員比賽中速度與技術的相關性。測試對象為國內男子青少年競走運動員41人（運動等級均為一級），女子青少年競走運動員33人（2人為國際健將，3人為國家健將，其余均為一級）。

1.2 研究方法

1.2.1 生物力學測試

本研究的測試內容為7場重要性競走比賽中我國優(yōu)秀青少年競走選手（比賽成績均為前8名）的比賽技術，比賽包括2014年南京青奧會、2014年太倉世界杯賽、2016年黃山全國大獎賽、2017年黃山與太倉全國大獎賽、鄭州全國冠軍賽、大荔全國錦標賽。測試的比賽項目包括男、女青年10 km個人項目與團體項目，男、女少年10 km團體項目，男子少年10 km個人項目，女子少年5 km個人項目。比賽期間獲取了所有運動員的身高信息。

測試方法。第一，在每場比賽中選擇1～3個拍攝位置。其中，靠近終點約100米的位置為必選拍攝點。在拍攝位置選好后，使用米尺和雙面膠在賽場地面做長度為2.5 m的比例尺。比例尺的標定線與運動平面平行，與攝像機主光軸垂直。兩標定線之間的距離為0.5 m（見圖1）。待場地布置完畢后，架設CASIO-FH25高速攝像機。其中，攝像機主光軸垂直于運動平面，拍攝范圍為4～5 m，拍攝距離約12.5 m。攝像機機高為1.10 m，拍攝頻率為120 Hz，曝光時間1/1000 s，分辨率為640×480。第二，在比賽開始后，使用攝像機對所有運動員在每圈走過標定區(qū)域時進行拍攝。第三，在比賽結束后，將拍攝好的技術錄像導入筆記本電腦，并使用Dartfish 6.5對所有技術錄像進行二維運動學解析，獲取代表性技術指標的參數值。研究中共解析了430個復步技術，合計860個單步技術，其中男子238個復步技術、女子192個復步技術。

1.2.2 數理統(tǒng)計法

運用Excel 2010對視頻解析所得的速度與技術指標的數據進行整理，并使用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對各指標數據進行Shapiro-Wilk正態(tài)分布檢驗，然后采用Pearson系數進行相關性分析，計算r值，其中P<0.05表示顯著相關，P<0.01表示極其顯著相關。

1.2.3 技術指標的定義

著地腳掌仰角是指在著地瞬間支撐腿的腳掌與地面所成的夾角;前支撐距離是指在著地時身體重心投影點與支撐腿足跟著地支撐點之間的距離;著地軀干傾角是指在著地瞬間身體軀干與垂直面所成的夾角;離地后蹬距離是指在支撐腿離地瞬間支撐腿離地支撐點與重心投影點間的距離;后蹬離地角是指在后蹬離地瞬間支撐腿離地支撐點和身體重心的連線與水平面所成的夾角;兩大腿重疊時擺動腿膝角是指擺動腿大腿擺至與支撐腿大腿相互重疊時膝關節(jié)的角度;離地兩腿夾角是指在離地瞬間支撐腿離地支撐點-大轉子連線與擺動腿足跟-支撐腿大轉子連線所形成的夾角;離地前擺膝角是指在離地瞬間擺動腿膝關節(jié)的角度;離地大臂后擺角是指在離地瞬間上肢后擺時大臂與垂直面所成的夾角;離地前擺肘角是指在離地瞬間上肢前擺時肘關節(jié)的角度;頭部垂直起伏高度是指在單步技術中頭部高度的最高值與最低值之間的差值（本研究以運動員耳朵高度變化為依據）。

2 速度與各技術指標相關性統(tǒng)計結果

本研究中，男子選手的速度范圍為3.360～4.548 m/s，平均值為3.929 m/s（±0.192），女子選手的速度范圍為3.212～4.436 m/s，平均值為3.645 m/s（±0.193）。所有指標的Shapiro-Wilk正態(tài)分布檢驗結果均顯示P>0.05，表明各指標數據均符合正態(tài)分布，可采用Pearson相關系數進行分析。由于男、女選手在比賽中的速度范圍存在較大差異，因此分別對兩者的速度與關鍵技術指標的相關性進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果見表2。圖2～圖29為男、女選手速度與各技術指標相關性統(tǒng)計的散點圖。

3 分析與討論

本研究所選被試均為重大比賽中各項目的前8名選手，基本代表了國內競走項目的優(yōu)秀青少年群體。此外，測試樣本量相對較大，因此研究結果具有較好的代表性。

速度是競速類選手的競技能力在賽場中的一種綜合體現(xiàn)。對競走而言，選手所達到的速度狀態(tài)與已形成的技術結構息息相關[12]。為便于對速度狀態(tài)與技術結構間關系的分析，依據競走運動項目的特點，分別獲取了能夠反映運動員支撐動作、擺動動作及騰空動作的代表性技術指標以及步長、步頻指標的參數值，并對各個指標與速度的相關性進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計結果表明，男、女選手的速度指標與各關鍵技術指標之間的相關性總體表現(xiàn)為3種情況。其一，速度指標與技術指標呈顯著正相關;其二，速度指標與技術指標呈顯著負相關;其三，速度指標與技術指標的相關系數數值很低。屬于第一種情況的技術指標有步長、步頻、離地后蹬距離、離地兩腿夾角、騰空時間、頭部垂直起伏高度，屬于第二種情況的有后蹬離地角、離地前擺膝角，屬于第三種情況的有著地腳掌仰角、著地前支撐距離、著地軀干傾角、兩大腿重疊時膝角、離地大臂后擺角、離地前擺肘角。青少年競走選手在比賽中的運動速度與各個技術指標間的這些關系在一定程度上也揭示了競走技術的一些特點。

步長與步頻是評價競走技術時關注的重要指標。本研究發(fā)現(xiàn)，青少年競走運動員在比賽中的速度指標與步長、步頻指標均顯著正相關，且相關系數數值較高。這說明，速度值在一定范圍內增大時，步幅值與步頻值也在增大。該現(xiàn)象在提示，增大步幅和/或加快步頻可能是加快速度的重要途徑。此外，在統(tǒng)計中還發(fā)現(xiàn)，速度與步長指標的相關系數數值大于與步頻指標的相關系數數值。這說明速度增加時，步幅增加的趨向性要比步頻增加的趨向性更加明顯，即前者的相關關系更為密切。該現(xiàn)象可在一定程度上提示，增加步長可能是青少年選手在競走比賽中實現(xiàn)加速目的時更為常用的策略。這一點與國際優(yōu)秀競走選手在比賽中步長、步頻的表現(xiàn)較為相似[13-15]。國內研究也發(fā)現(xiàn)，里約奧運會男子20 km冠軍王鎮(zhèn)由基礎速度（4.098 m/s）增加到高速（4.348 m/s）時，步長由1.23 m增加到了1.30 m，增長率為6.09% ，而步頻則由200步/分鐘增加到了202.7步/分鐘，增長率為1.35% [5];2015年北京世錦賽男子20 km冠軍洛佩茲由基礎速度（4.098 m/s）增加到高速（4.348 m/s）時，步長由1.24 m增加到了1.29 m，增長率為4.03%，而步頻則基本穩(wěn)定在200步/分鐘[16]。綜合以上因素可推測，在適當加快步頻的前提下，有效增加步長可能是競走選手追求理想加速效果時的優(yōu)先選擇。

在本研究中，速度與離地后蹬距離、離地兩腿夾角呈顯著正相關，而與后蹬離地角、離地前擺膝角呈顯著負向相關。這說明，速度值在一定范圍內增大時，離地瞬間的后蹬距離、兩腿夾角呈現(xiàn)出增加的趨勢，而離地角、前擺膝角卻呈現(xiàn)減小的趨勢。由競走技術結構看，離地后蹬距離增大可說明下肢蹬伸變得更加充分，這又在一定程度上間接表明后蹬力量在增大。后蹬離地時兩腿間的夾角變大可說明下肢屈髖前擺的動作幅度加大。后蹬離地角變小可說明在人體離開地面的瞬間，身體重心相對于后蹬支撐點的位置更加向前。離地前擺膝角減小既可以說明擺動腿屈髖前擺動作變得更加積極主動，但也在一定程度上體現(xiàn)了有屈膝動作的嫌疑。從力的作用特點看，這些現(xiàn)象都有利于增加支撐腿在水平方向的后蹬力量、加大下肢前擺的幅度與加快前擺的速度、增大步幅的長度，進而加快人體重心的前移速度。但是，再由競走比賽的技術判罰角度看，在離地瞬間，若因擺動腿屈膝動作過于明顯而導致膝角過小，則容易形成非走即跑的不佳視覺表現(xiàn)，這一點是裁判員在比賽中做出騰空技術判罰時的重要參考依據。理想的擺動腿前擺動作應是在擺動腿一側髖部肌群放松而盡量保持髖部質心高度較低的前提下，通過屈髖動作來實現(xiàn)擺動腿的低重心整體向前擺動[17] 。本研究中速度與離地前擺膝角顯著負相關的結果則在一定程度上說明，青少年競走運動員在加快速度時存在擺動腿前擺緊張、屈膝明顯的趨向。這可能是造成青少年比賽中騰空技術判罰較為嚴重的一個重要因素，而這一問題的產生又可能與青少年訓練年限相對較短、對技術模式的認識理念有誤、機體神經對肌肉支配的精細化程度在生長發(fā)育時期還不夠高等有關。雖然本研究中速度與離地前擺膝角的相關系數數值并不是很高，但在日后訓練中應對該現(xiàn)象給予重視。

研究中還發(fā)現(xiàn)，速度指標與著地腳掌仰角、著地前支撐距離、著地軀干傾角的相關性均很低，說明當競走運動的速度發(fā)生變化時，足跟著地時的支撐腿腳掌仰角、前支撐距離和軀干傾角指標沒有發(fā)生規(guī)律性變化。競走單步技術周期由前支撐階段、轉換階段、后支撐階段、騰空階段組成。當選手的支撐腿足跟著地后便進入前支撐階段。此時，需要運動員始終維持穩(wěn)定的直立軀干姿勢，進而為下肢力量推動身體重心快速的前移提供重要條件[13]。與此同時，運動員踝關節(jié)還會主動完成背屈動作，使腳掌與地面形成一定的夾角，即著地腳掌仰角。在日常訓練中，教練員將這一背屈動作稱為“勾腳尖”。足跟著地時踝關節(jié)的背屈動作一方面有利于支撐腿形成直膝技術，滿足技術規(guī)則的規(guī)范性要求，同時還能夠穩(wěn)定踝關節(jié)，促使身體重心以足跟為支撐點迅速地向前翻轉，進而緩沖地面所產生的較高沖擊力[18]。在競走運動中，應該始終保持該動作的相對穩(wěn)定，而由此所形成的著地腳掌仰角同樣應保持相對穩(wěn)定。此外，前支撐距離是指著地時支撐腿在水平面內的投影距離，也是步長的一個組成部分。盡管在著地時，增加前支撐距離可以起到增大步幅的作用，但是過大的前支撐距離容易產生較大的地面阻力，刻意地加大前支撐距離并不能完全彌補地面阻力增大所帶來的速度損失。因此，在競走運動中，前支撐距離也應該保持相對穩(wěn)定。著地腳掌仰角、著地前支撐距離、著地軀干傾角三個技術指標與速度的相關性也再次證實了對以上問題的分析。

速度與兩大腿重疊時膝角、離地大臂后擺角、離地前擺時肘角的相關系數數值很低。這同樣說明速度變化時，這些指標沒有發(fā)生規(guī)律性變化。由競走運動的前支撐階段向后支撐階段轉換時，擺動腿放松是加快擺動速度的重要條件。有學者提出，當支撐腳著地后，形成以支撐腿一側的髖關節(jié)為旋支點、以擺動腿質心到支點的距離為半徑的“近固定正移動鐘擺運動”[17]。這一“鐘擺運動”的核心要點便是要擺動放松，只有擺動得放松，才能實現(xiàn)身體重心由地面支撐點之后快速移動至支撐點之前。而在這一轉換過程中，擺動腿大腿擺至與支撐腿大腿相互重疊是一個重要的技術時相，此時，擺動腿膝角則成為技術診斷與監(jiān)控時的重要指標。當擺動腿一側髖部與后側肌群過于緊張時，容易導致兩側大腿相互重疊時的膝角過小，這種現(xiàn)象一方面容易引起裁判員的騰空技術判罰，另一方面也會因為擺動腿質心過高而影響擺動技術的質量。因此，這一指標應該在運動中保持相對穩(wěn)定，而不應受到速度變化的過多影響，該指標與速度指標較低的相關系數數值也說明了這一點。此外，在后支撐過程中，保持軀干穩(wěn)定可為下肢力量推動身體重心的快速前移提供重要的支撐條件，而穩(wěn)定上肢的前后擺動幅度[19]、維持軀干直立姿勢[20]則是實現(xiàn)這一目標的重要條件。本研究中離地前擺肘關節(jié)角與大臂后擺角均與速度指標的相關性很低，在一定程度上說明兩者在速度變化時是保持相對穩(wěn)定的，這與上文分析是一致的。

依據競走比賽規(guī)則，在競走運動中選手不能出現(xiàn)人眼可見的雙腳同時騰空現(xiàn)象，但是，在高速比賽中，騰空問題又難以規(guī)避。騰空時間與頭部垂直起伏的高度是常用于評判騰空動作的重要技術指標。本研究發(fā)現(xiàn)，速度與騰空時間、頭部垂直起伏高度均顯著正相關。這在一定程度上可說明，在一定范圍內，速度值增大時，騰空時間與騰起的高度也呈現(xiàn)增加的趨勢。對于騰空問題，可依據拋物線運動定律來解釋。在競走運動中，當選手蹬離地面后會完成拋射運動，而在拋射過程中，空中飛行時間T與垂直位移H的可分別用公式T= 2·v·sinθ g 、H= （v·sinθ）2 2g 來計算。由T公式與H公式可知，速度增加時騰空的時間與垂直位移的高度均會增加，而騰起角度減?。春蟮烹x地角減小）卻可在一定程度上限制兩者的增加。由競走運動的技術特點看，運動員在支撐腿離開地面后便不再與地面接觸，人與地面間的力的作用關系也就已消失。因此，人體重心在騰空時騰起的高度、騰空過程所持續(xù)的時間主要取決于離地前的技術狀態(tài)，而這種狀態(tài)又與下肢在支撐階段的蹬擺結合的效果有關。后蹬離地角指標反映的就是身體重心在支撐腿后蹬離地時相對于地面支撐點的向前性，只有當離地時人體重心的位置相對于支撐點更為向前，下肢后蹬力的水平效果才更好。而人體重心能否在離地時獲得較好的向前性效果，關鍵還在于擺動腿在整個支撐階段是否能夠以“近固定正移動鐘擺運動”的形式放松、快速地向前擺動。理想的離地騰起角度不僅可以避免出現(xiàn)騰空時間過長與騰空高度過高的問題，而且還能夠通過放松、快速的下肢擺動動作來促進蹬地動作對人體重心水平加速的目的。這也可能是一種“以擺促蹬”的表現(xiàn)。