郭章杰，章碧玉，李厚林 ，苑廷剛，王 鵬

(1.安慶醫(yī)藥高等?？茖W校，安徽 安慶 246052； 2.北京體育大學，北京 100084； 3.首都體育學院，北京 100191； 4.國家體育總局體育科學研究所，北京 100061； 5.曲靖師范學院，云南 曲靖 655000)

0 引言

由于競走規(guī)則的規(guī)定，在高速競走時，上下肢的擺動是動力的主要來源，擺動技術的好壞影響著比賽成績。競走的擺動主要是上、下肢的前后擺動，其各個關節(jié)的擺動速度、角度、距離等技術決定著運動員競走技術的實效性和經(jīng)濟性。王鵬，馬曉娟等學者在競走技術研究時，也曾提到競走擺動技術的重要性。本研究采用三維拍攝比賽錄像、影像解析法獲得數(shù)據(jù)，對十三屆全運會女子20km競走前8名運動員的擺動技術特征進行運動學對比分析，為女子競走的訓練提供參考，以提高我國女子競走整體實力。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

根據(jù)研究需要選取十三屆全運會女子20km競走前8名運動員為研究對象。如表1所示。

1.2 研究方法

1.2.1 生物力學測量法

1)賽前場地布置。采用平面標定法，根據(jù)運動員一個復步的長度，在拍攝范圍內(nèi)用雙面膠在兩端標出2.5m長的標尺，同一端標定線的兩膠布間隔50cm，并將標尺膠布延長一直貼到比賽場地(公路)兩邊[1]，方便解析拍攝的錄像，提高解析數(shù)據(jù)的準確性。

2)平面定點拍攝。使用CASIO-EX-FH 25高速攝像機架在4個不同的拍攝點(如圖1)，一人遙控一臺機器，運動員進入拍攝范圍前10s開機，離開10s后停機，比賽過程中不碰機器，定點定焦拍攝運動員的比賽；拍攝同時，記錄運動員號碼、圈數(shù)等信息。攝像機高約1.2m，拍攝率120P/s，曝光時間1/1 000s，拍攝距離約9m，主光軸垂直于運動員的競走路線。

圖1 比賽現(xiàn)場拍攝示意圖

3)影片解析。采用APAS運動分析系統(tǒng)對拍攝的比賽錄像來定量處理。采用松井秀治人體慣性參數(shù)模型來解析，選用了19個關節(jié)點，低通數(shù)字濾波法來平滑，平滑系數(shù)為7Hz.解析運動員一個復步的比賽視頻[2]，由專人在一段時間內(nèi)來完成，減少解析過程中的誤差。

1.2.2 專家訪談法

根據(jù)研究目標與需要，訪問競走項目的教練員、國家級裁判員和跟隊科研人員，參考他們的建議。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法

應用SPSS 20.0軟件包對影像解析的數(shù)據(jù)做統(tǒng)計學分析處理，獲取研究所需的數(shù)據(jù)。

1.2.4 研究階段的選取

競走比賽的沖刺階段是決定比賽成績的重要階段，運動員上下肢擺動速度明顯加快。另外，在沖刺階段運動員距離拉開，遮擋少，錄像解析準確度高。故選取運動員沖刺階段的擺動技術來分析。

1.2.5 技術動作階段的劃分

競走運動的一個復步是從一只腳著地到再次著地，包括左、右兩個單步。運動時相分為7個時刻：1)左腳著地、2)左腿垂直支撐、3)左腳離地、4)右腳著地、5)右腿垂直支撐、6)右腳離地、7)左腳再著地(如圖2)；它由左、右兩腿擺動階段、騰空階段組成，擺動階段又分為后擺和前擺兩個階段[3]。便于研究需要，把一個單步分成擺動腿的后擺階段、前擺階段和騰空階段。

圖2 一個復步技術階段的運動時相

2 結(jié)果與分析

2.1 擺動時間特征分析

2.1.1 單步各階段時間特征 8名運動員右、左后擺階段的均值分別是0.083±0.012、0.089±0.012s；右、左前擺階段的均值分別是0.171±0.015、0.167±0.016s，前擺時間大于后擺時間；右、左騰空階段的均值分別是0.041±0.014、0.043±0.011s；右、左腿擺動時間的均值分別是：0.254±0.019s、0.255±0.023s；右、左單步時間的均值分別是0.297±0.015、0.295±0.009 s；整體上看8人右、左腿各階段時間相差?。或v空時間處在合理范圍內(nèi)，未超過0.07s的肉眼成像上限。如表2所示。

表2 各技術階段時間

單位注明：階段、時間(s)；沖刺時間(min∶s).

其中：右騰空階段指的是右腿擺動的騰空雙支撐階段；左騰空階段指的是左腿擺動的騰空雙支撐階段。

各階段每位運動員的兩腿擺動時間，存在著差別。楊家玉、肖香華兩人左右后擺時間相同；楊家玉、毛艷雪、肖香華3人左右腿前擺時間均衡相同。楊家玉、切陽什姐擺動時間要比其他運動員短，表明兩人擺動腿的后蹬、放松前擺的能力要強。

單步時間看，李蕾蕾、肖香華2人右、左單步時間相同，其他6人有差異，說明6人兩腿的蹬伸擺動不均衡。復步時間上，楊家玉、切陽什姐的時間短，毛艷雪時間長；復步時間影響著沖刺階段的時間，毛艷雪沖刺時間也是最長。

2.1.2 各階段百分比特征 如表2所示，李蕾蕾、肖香華、毛艷雪3人騰空時間在合理騰空時限，其他5人騰空時間都在模糊騰空時限內(nèi)。8人右腿蹬地騰空時間均值為0.043±0.011s，左腿蹬地騰空時間均值為 0.041±0.014 s，表明在沖刺時她們對騰空時間控制較好。

從騰空時間百分比看(表3)，8人的均值為14.0%，而楊家玉、切陽什姐的分別是19.4%、16.4%，兩人騰空階段在一個單步的比例高，能增大騰空距離，從而增加每個單步的步長；前提是把騰空時間控制在有效的騰空時限內(nèi)，合理安排騰空時間。李蕾蕾、毛艷雪2人騰空百分比較低，分別是8.3%、6.7%，明顯低于平均值。騰空比值小，會影響到騰空距離，縮短步長。

表3 技術階段時間百分比 (%)

8位運動員擺動階段的時間比占86.0%，后擺動階段的百分比均值為29.0%，前擺動階段的百分比均值為57.0%.前擺動階段所占比例要大于后擺動階段的。

各階段的百分比看，只有肖香華兩腿的各個時間階段及時間百分比一致，說明她兩腿均衡用力，技術結(jié)構穩(wěn)定；其他運動員兩腿各時間階段不均衡，要引起注意。

2.2 上下肢擺動速度特征

2.2.1 上下肢關節(jié)平均速度 專家認為，在高速競走時上下肢充分的擺動能帶動身體重心的積極前移[2]，擺動越快有利于提高步速。如表4所示，楊家玉和切陽什姐2人的上下肢關節(jié)擺動速度明顯大于其他運動員的擺動速度。楊家玉、切陽什姐的膝、踝關節(jié)擺動速度分別超過了5m/s、6m/s，肩肘擺動速度均大于4m/s；其他運動員的肩肘擺動速度低于4m/s，說明楊家玉和切陽什姐上、下肢的擺動效果和獲得的肢體速度方面要好一些，其他運動員上下肢的擺動速度整體偏慢。

表4 運動員擺動階段有關關節(jié)的平均速度 (m/s)

8名運動員上下肢左右關節(jié)的擺動速度存在一定的差異，左膝左踝的擺動速度要大于右膝右踝的。說明兩腿、兩臂擺動發(fā)力不一致，容易造成左右步長差異，要注意左右擺動的協(xié)調(diào)性和平衡性。

2.2.2 上肢關節(jié)擺動速度 上肢的擺動分為前擺和后擺，維持身體平衡，并帶動下肢的向前擺動。上下肢良好配合的前提下，上肢擺動速度越快，下肢的擺動也會越快，競走速度進而會提高。楊家玉的左肘前擺、后擺速度均值分為：5.880m/s、3.430m/s；右肘前擺、后擺速度均值分為：5.642m/s、3.119m/s，前擺速度要快于后擺速度，這與肘關節(jié)前后擺動角度大小有關，后面肘關節(jié)角度再進一步討論。另外，肘關節(jié)速度基本上要大于肩關節(jié)的，其中切陽什姐左右肘關節(jié)平均速度明顯的大于肩關節(jié)速度。

2.2.3 下肢關節(jié)擺動速度 有學者認為，競走運動員在一個擺動周期中擺動腿的髖、膝、踝關節(jié)擺動速度應該是依次遞增，并在肢體末端關節(jié)達到最快速度的[4]；在周期后段，髖、膝、踝關節(jié)速度下降，踝關節(jié)速度下降最為明顯。

圖3所示，8名運動員踝關節(jié)速度在1～9 m/s之間，變動最大；膝關節(jié)速度在2～8 m/s之間，變動較大；髖關節(jié)擺動速度在4 m/s左右，稍有變動[3]。在右腳離地后，運動員右膝關節(jié)速度超過右踝關節(jié)速度，右踝關節(jié)速度大于右髖關節(jié)的速度，說明右腳蹬地發(fā)力離地后，運動員是屈腿前擺，膝關節(jié)領先其他關節(jié)。

圖3 一個擺動周期髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)的擺動速度

右髖關節(jié)速度有減小下降趨勢，沒有保持繼續(xù)增速, 這會影響到左腳前支撐時的重心前移，降低騰空距離。需要加強髖關節(jié)保持擺動速度的能力，做好重心前移。

一個擺動周期中右膝擺動速度的變化，17ms是垂直擺動時間點，從1～17ms為后擺階段，17～37ms為前擺階段，右膝速度從離地后擺是增速的，過了垂直擺動后速度遞減；右膝關節(jié)的后擺速度要大于前擺速度。通過擺動速度數(shù)據(jù)看，后擺速度均值約是前擺速度均值的1.1倍。

2.2.4 上下肢擺動速度配合

在競走過程中為了保持身體平衡向前運動，減少重心上下波動，上下肢擺動要一致。圖4是8名運動員右腳離地到著地擺動周期中右膝關節(jié)和左肘關節(jié)速度曲線圖，發(fā)現(xiàn)這兩關節(jié)擺動速度的變化走勢大體一致。先是加速、減速，再加速、減速，上下肢在擺動過程中是相互配合的。在右膝前擺的后段時間右膝和左肘的擺動速度開始下降，右膝速度下降快，但是到一定程度又會回升，是因為右膝前擺一段距離后小腿會積極前伸右腳著地[3]。在速度上升階段，右膝關節(jié)和左肘關節(jié)的速度不是在11ms、17ms處同時達到高值，說明8名運動員在右腿離地后的后擺速度與左臂前擺速度沒有同時達到最快，兩者的配合還要再改進。

圖4 膝關節(jié)和肘關節(jié)的擺動速度

2.3 上下肢關節(jié)擺動角度特征

2.3.1 肘關節(jié)擺動特征

1)右肘關節(jié)擺動角度

競走中上肢的前后擺動可以保持身體平衡，調(diào)節(jié)下肢步頻和步幅；上肢的擺動節(jié)奏和角度可以通過肘關節(jié)角度變化來完成。以往對女子競走肘關節(jié)角度的研究，認為前擺保持在65°～70°,后擺 70°～75°,在垂直時刻90°左右[5]。如表5所示，8名運動員右肘關節(jié)角度在前擺和后擺最小角度均值分別為：61.094°±4.641°和68.162°±5.533°，肘關節(jié)角度偏小，需要適當增大。

8人右肘擺動階段平均角度為83.543°±5.256°，低于 100°.切陽什姐、毛艷秋、馬怡鳴的小于80°，這3人右肘關節(jié)角度偏小 ,右臂擺動幅度減小，其肩帶動作不放松，外觀感覺有聳肩動作，會影響下肢擺動幅度，需要改進。

從圖2來看，一個復步中有左腿垂直和右腿垂直兩個時刻，右臂有后擺和前擺兩個擺動階段。在左垂時刻，右臂后擺，右腿前擺；在右垂時刻，右臂前擺，左腿前擺；所以說，右臂肘關節(jié)就有前擺右垂角度(簡稱前垂擺角度)和后擺左垂角度(簡稱后垂擺角度)兩個。

8名運動員右臂肘關節(jié)前垂擺角度與后垂擺角度的均值分別為：85.829°±4.739 °、107.793°±6.552°，后垂擺角度明顯大于前垂擺角度，這與右肘后擺階段的垂擺相對應的是同側(cè)右腿前擺有關，右肘關節(jié)要配合右膝關節(jié)伸直的動作,右小臂有下擺動作，右小腿相應的前伸動作；而前擺階段的垂擺對應異側(cè)左腿前擺。肘關節(jié)大角度的后垂擺可以增加肩髖扭轉(zhuǎn)的幅度,而小角度前垂擺可以增加前擺速度[6]。

8名運動員右臂肘關節(jié)后垂擺角度的均值107.793°±6.552°，要遠大于的 90°，可見我國女子競走運動員具有較大的后垂擺角度這一技術特征；重視上肢后擺動幅度，加大肩髖扭轉(zhuǎn)角度，步幅增大，提高競走成績。

2)肘關節(jié)擺動角度與擺動速度

如表5所示，8名運動員右臂肘關節(jié)前擺平均角度都小于后擺平均角度，說以右臂后擺的幅度要大于前擺的幅度。通過相關性研究，右肘關節(jié)后擺角度大，后擺速度慢，兩者顯著相關(r=-0.610，P<0.01)；相反，右肘關節(jié)前擺角度小，前擺半徑小，前擺的速度快，兩者顯著相關(r=-0.645，P<0.01)。但不能說前擺角度越小越好；前擺肘關節(jié)小，容易加速，易引起肩帶關節(jié)肌肉緊張消耗過多的能量，同時良好的動作外觀受影響。應該適當增大上肢擺動幅度，并加強上肢肩帶關節(jié)的自然放松擺動練習。

表5 擺動階段各時刻右臂肘關節(jié)角度 (°)

2.3.2 下肢右膝關節(jié)擺動特征

1)右膝關節(jié)擺動角度

在競走沖刺階段，下肢積極向前擺動為身體的前行提供了更多的動力；膝關節(jié)角度是衡量下肢擺動技術的重要參數(shù)?，F(xiàn)代競走以低平擺技術為主，縮短腳的擺動路線，減少騰空時間；增加膝關節(jié)角度，防止大腿上抬過高，用大半徑的下肢前擺來提高髖關節(jié)的擺動效果，增大步幅。無論裁判判罰上，還是提高競走成績都有著很大的優(yōu)勢。

如表6所示，8名運動員擺動階段的右膝關節(jié)角度均值為125.596°±2.434°，肖香華的平均角度最大為129.540°；切陽什姐、王應柳和毛艷秋3人的低于125°，3人右膝關節(jié)角度控制不理想。結(jié)合上肢肘關節(jié)角度分析 ,肖香華較大的膝關節(jié)角度可能是由于有較大的上肢肘關節(jié)角度，這種規(guī)律在以前的研究中有所提及[5]。

表6 擺動階段右腿膝關節(jié)角度 (°)

有學者指出，通過看膝關節(jié)角度在擺動腿離地和垂直支撐兩個瞬間時刻的大小，直觀上判定運動員是否是在“跑”；離地時膝關節(jié)角度是分析從支撐到擺動技術過渡的重要指標，應該在160°以上要好[7]。8名運動員離地右膝關節(jié)角度的均值為157.357°±6.851°，接近160°，只有楊家玉、毛艷秋、肖香華3人超過了160°。李蕾蕾的右膝角最小為148.086°，小于160°；在左腿垂直支撐時其右膝關節(jié)角度為100.647°，保持了適當角度，未繼續(xù)減小。李蕾蕾要注意加大離地時右膝關節(jié)角度，防止“后撩小腿”動作的發(fā)生。

擺動腿膝關節(jié)角度在后擺階段的變化應處在65°左右[5]，楊家玉、切陽什姐、毛艷秋、肖香華4人處在這個大約范圍內(nèi)，另外4人在50°左右。分析原因，是右膝關節(jié)角度在右腿離地和左腿垂直支撐兩個時刻大小差異造成的，其中李蕾蕾的右膝角度在右離地時小，左垂直時大；毛艷雪、王應柳、馬怡鳴3人因右離時右膝角度小造成的。

競走運動員的膝關節(jié)在前擺階段會出現(xiàn)上抬，膝關節(jié)最小角度一般出現(xiàn)在此階段，用前擺膝關節(jié)最小角度來評價前擺技術如何。8名運動員右膝最小角度數(shù)值的離散性較大，均值為90.830°±5.096°，俄羅斯競走名將卡尼斯金娜在擺動階段的膝關節(jié)最小角度是102.7°[4]，我國8名運動員的膝關節(jié)最小角度偏小。合理的擺動腿最小膝角應控制在100°～110°之間[8],切陽什姐、王應柳和毛艷秋3人右膝最小角度要小于90°，前面分析也提到這3人擺動過程中右膝關節(jié)角度均值也是較小的。在左垂時刻，切陽什姐、王應柳右膝關節(jié)角度在97°以上，說明2人后擺階段右膝控制的較好，在前擺階段右膝開始向上抬起幅度過大，會造成前擺動作不舒展，技術外觀不規(guī)范；而毛艷秋在左垂時刻，右膝關節(jié)角度就低于90°，最小角度達到80°，她在右腿離地后擺階段右膝關節(jié)就沒控制好，“后撩小腿”動作現(xiàn)象容易出現(xiàn)。這3名運動員在沖刺高速移動時候，要注意適度控制膝關節(jié)上抬，要充分利用髖關節(jié)的擺動保持大半徑向前擺動，建議蹬離地開始擺動后，踝關節(jié)要領先于膝關節(jié)開始積極擺動[9]，做到低平直腿擺動。

2) 右膝關節(jié)擺動角度與擺動速度

在右腿擺動階段中，擺動角度越大，擺動速度就會小；相反擺動角度越小，擺動速度就會大。雖然膝關節(jié)擺動角度小有利于提高擺動速度，但還是要把膝關節(jié)最小角度控制在競走規(guī)則允許的范圍內(nèi)，競走的擺動技術動作是區(qū)別于跑步技術的。

2.4 擺動距離特征

2.4.1 前、后擺動距離 如表7所示，8位運動員右腿離地的后擺距離、前擺距離均值分別是0.425±0.014m、0.284±0.023m，左腿離地的后擺距離、前擺距離均值分別是0.443±0.017m、0.282±0.025m，兩腿的前擺距離均值相差較小。但是從個體來看，楊家玉、王應柳、馬怡鳴3人的兩腿前擺距離值相差較大，楊家玉的差值最大，為4.6cm.楊家玉、肖香華、毛艷秋和馬怡鳴4人右腿前擺距離大于左腿的，另外4人相反。這說明了8名運動員左、右髖關節(jié)向前“送髖”的技術有差異。應該注意兩髖放松擺動練習，保持一致性，均衡發(fā)展，避免左右單步的步長相差過大。

表7 研究對象擺動距離指標

8人兩腿的后擺距離有差距，左腿離地的后擺距離均值稍大于右腿的。從個體來看，后擺距離都是左腿的大于右腿的，其中，王應柳的相差最多為4.1cm.表明8人整體上左腿蹬擺力量大于右腿的，應該加強右腿的蹬擺力量，兩腿要協(xié)調(diào)發(fā)展。

后擺距離大于前擺距離，后擺時間又小于前擺時間，看似矛盾。但是從前面分析的膝關節(jié)擺動速度來看，后擺速度比前擺速度快，約是前擺速度的1.1倍，所以后擺距離才會大于前擺距離。

2.4.2 騰空距離 8位運動員右腿、左腿離地的騰空距離均值分別是0.163±0.050m、0.156±0.060m，相差較小。個體來看，楊家玉、切陽什姐、毛艷雪、王應柳和馬怡鳴5人兩腿的擺動騰空距離有差別，其中楊家玉兩腿的擺動騰空距離差值過大，為7.4cm.再次說明8人左右兩腿蹬擺和左右送髖的差異。

從騰空距離大小看，楊家玉、切陽什姐、毛艷秋3人的騰空距離明顯大于其他運動員的，這與前面分析的騰空時間所占的百分比值大有關系。騰空距離大小能決定步長的長短，重視騰空距離，兩腿蹬地力量和左右“送髖”技術要均衡發(fā)展。

2.4.3 后擺/前擺距離百分比 外教達米拉諾認為：優(yōu)秀競走運動員后擺/前擺距離比例在1/2～2/3的相對比較合理[10]，也就是50%～66.7%.8名運動員右、左腿前擺距離/后擺距離的百分比均值分別為：66.8±2.2 %、63.7±6.4%，百分比的均值處于比較合理的范圍內(nèi)。王應柳左右腿的前后擺動距離不均衡，但是百分比處在合理范圍50%的上限；李蕾蕾、毛艷秋2人兩腿前后擺距離的百分比在70%以上，超出了合理范圍，應注意改進前后擺動距離比例，適當降低前擺距離增大后擺距離。前擺距離過大，會引起著地時制動，降低擺動速度利用率，重心速度下降。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1)一個競走單步時間階段所占的百分比例，由大到小依次是前擺動階段、后擺動階段和騰空階段。8名運動員的騰空時間在合理范圍內(nèi)，兩腿的擺動時間、前后擺動階段百分比有差異，致使前后擺動距離和騰空距離有差異。

2)8名運動員上下肢擺動速度偏慢，左右關節(jié)的擺動速度有差異；右膝關節(jié)和左肘關節(jié)擺動速度的變化曲線走勢大體一致。肘關節(jié)速度大于肩關節(jié)速度，肘關節(jié)擺動速度與前后擺動角度成負相關關系；膝關節(jié)后擺速度快于前擺速度。

3)8名運動員右肘關節(jié)角度前、后擺最小角度值偏小，膝關節(jié)擺動的最小角小于俄羅斯運動員的。后垂擺角度大于前垂擺角度，后垂擺角均大于90°，具有較大后垂擺角度的技術特征。

4)8名運動員后擺距離大于前擺距離，左、右腿前擺距離/后擺距離的百分比均值處于較合理的范圍內(nèi)。

3.2 建議

1)在訓練中，要注意上肢左右臂協(xié)調(diào)擺動，做好下肢蹬擺力量均衡發(fā)展，減少下肢兩腿擺動時間、擺動速度和擺動距離的差異。優(yōu)化動作結(jié)構，提高技術規(guī)范性。

2)高速沖刺競走訓練時，加大肘關節(jié)擺動角度，提高下肢擺動幅度；加強上肢肩帶關節(jié)的自然放松擺動練習。

3)訓練中，要增強髖關節(jié)的靈活性、柔韌性專項練習，以及兩髖放松擺動練習；應注意向前“送髖”的技術，提高髖關節(jié)前后擺動幅度。

4)注意增大膝關節(jié)擺動最小角度，下肢向“低平快”擺動技術發(fā)展。