王文靈,武金萍,趙 亮
(寧波大學(xué) 體育學(xué)院,浙江 寧波 315211)
起源于阿爾卑斯山脈的高山滑雪運(yùn)動一直作為傳統(tǒng)競賽項目出現(xiàn)在歷屆冬季奧運(yùn)會上[1]。作為一項速度與技術(shù)相結(jié)合的戶外雪上運(yùn)動,因其較強(qiáng)的觀賞性和冒險性深受廣大體育愛好者的歡迎[2]。根據(jù)旗門位置、轉(zhuǎn)彎半徑、滑行速度和路線長度等因素的不同[3],高山滑雪設(shè)有回轉(zhuǎn)(slalom,SL)、大回轉(zhuǎn)(giantslalom,GS)、超級大回轉(zhuǎn)(super-G,SG)、速降(downhill,DH)(也稱滑降)和全能(DH+SL)共5個項目[4]。其中DH和SG轉(zhuǎn)彎半徑較大并且有跳躍動作[5,6],速度較快,一般視為速度型項目;而GS和SL項目的高度落差較小,加上旗門較多和轉(zhuǎn)彎半徑較小,速度相對較慢,一般視為技術(shù)型項目(表1)。
表1 高山滑雪不同項目的特點(diǎn)
高山滑雪不同項目的差異取決于特定地形地貌的路線設(shè)置。國際滑雪聯(lián)合會(Federation International Skiing,FIS)規(guī)定了每個項目起點(diǎn)和終點(diǎn)之間高度差別的范圍[7]。據(jù)目前已有資料來看,路線設(shè)置不僅取決于旗門之間的線性距離,還取決于連續(xù)兩個旗門之間的水平距離。遺憾的是,僅由路線長度和垂直落差計算得出的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的地形平均傾斜度并不能讓我們充分了解路線的地形地貌特征,也無法理解裁判員如何依據(jù)已有的地形地貌來進(jìn)行路線的設(shè)置,這勢必對高山滑雪項目的訓(xùn)練備戰(zhàn)和競技參賽帶來較大障礙。另一方面,作為一項高速度高風(fēng)險的雪上運(yùn)動,高山滑雪的路線設(shè)置還直接影響到運(yùn)動員的速度表現(xiàn)和運(yùn)動損傷等重要問題[8],這足以引起教練員、運(yùn)動員和科研保障人員的重點(diǎn)關(guān)注。
本文通過對近二十年國際相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和分析,力圖揭示高山滑雪路線設(shè)置的概念內(nèi)涵、測量方式以及規(guī)律特點(diǎn),讓教練員和運(yùn)動員理解不同地形地貌特征下路線設(shè)置的規(guī)則以及不同路線設(shè)置與滑行速度和運(yùn)動損傷的關(guān)系,進(jìn)而為我國高山滑雪項目的運(yùn)動表現(xiàn)提升提供建議和參考,避免運(yùn)動損傷所帶來的風(fēng)險,推動我國冬季雪上項目的進(jìn)一步發(fā)展。
高山滑雪的路線設(shè)置是對競賽結(jié)果的決定性評價,即從起點(diǎn)到終點(diǎn)用時最短的運(yùn)動員獲勝[9]。高山滑雪各項目比賽的滑行路線均有一系列旗門組成,每個旗門包括兩個旗桿和一個方旗。路線設(shè)置在高山滑雪運(yùn)動中有著重要的意義,可看作“高山滑雪教練的基本工具,有時可視為一種藝術(shù)甚至是哲學(xué)的表達(dá)”[10]。國際比賽中高山滑雪的路線設(shè)置由FIS確定,包括規(guī)定路線長度、旗門數(shù)量以及旗門之間的距離等要素。由于其僅僅定義了路線設(shè)置的某些邊界范圍,因此不同比賽的路線設(shè)置可能會有很大差異。在高山滑雪項目中,SL和GS項目賽道每10年重新認(rèn)證一次,DH和SG項目賽道必須每5年重新認(rèn)證一次,若是因?yàn)樽匀粸?zāi)害或人為原因造成對賽道的破壞,所有賽道都必須重新進(jìn)行申報[7]。另外,高山滑雪比賽過程中旗門之間距離的變化以及旗門位置水平的偏移均由路線設(shè)置者決定[11]。
1.2.1 旗門設(shè)置的特點(diǎn)。在高山滑雪項目中,旗門通常設(shè)置在靠近地形過渡的地方,一般位于凸面地形過渡附近,其原因是為了確保旗門可以被運(yùn)動員完全可見,避免事故發(fā)生[12]。如GS項目的旗門通常設(shè)置在地形過渡頂點(diǎn)后的1~2m處。高山滑雪項目中旗門距離和垂直距離的變化比水平距離的變化要小,路線設(shè)置的結(jié)構(gòu)變化主要由水平距離調(diào)節(jié)。
圖1 高山滑雪項目旗門的設(shè)置
1.2.2 方向變化的特點(diǎn)。FIS競賽規(guī)則定義了一系列路線的方向變化。方向改變的次數(shù)取決于從起點(diǎn)到終點(diǎn)的高度下降值。FIS通常設(shè)定普通比賽的方向改變次數(shù)的中間值是51次。非常陡峭和短距離的比賽在方向改變的次數(shù)上可能會接近下限41次,地勢平坦和較長路線可能在方向改變次數(shù)上接近61次的上限[13]。
1.2.3 不同項目的特點(diǎn)。從FIS規(guī)則內(nèi)容來看,針對路線設(shè)置的所有解釋僅僅是確定某一“邊界”而非限定的數(shù)值。這給予了不同高山滑雪場地不同的路線設(shè)置特點(diǎn)。其中SL是技術(shù)型項目,路線比其他項目更短,旗門較多,旗門寬度范圍在5.5~6.5m。SL比賽需要運(yùn)動員快速的完成所有的轉(zhuǎn)彎。其路線應(yīng)與運(yùn)動員正?;┘夹g(shù)相適應(yīng),路線設(shè)置應(yīng)隨地勢巧妙地安排,由單個或多個旗門相連,保證運(yùn)動員能流暢的滑行;GS也屬于技術(shù)型項目,其線路比SL更長、轉(zhuǎn)彎更少,轉(zhuǎn)彎更寬更流暢[14]。GS的旗門較少,旗門寬度范圍在4m~8m之間。GS比賽路線由各種大、中和小的轉(zhuǎn)彎組成,運(yùn)動員可以自由地在旗門間選擇自己的路線。GS和SG旗門之間的線性距離分別不小于10m和25m[7];SG項目是速度型項目,其比賽路線包含各種大中型的轉(zhuǎn)彎;DH項目也是速度型項目,它的路線設(shè)置必須滿足運(yùn)動員以不同的速度從起點(diǎn)到終點(diǎn)的情況。在國際不同比賽中,各個小項的落差也有所差異(表2)。
表2 不同比賽高山滑雪各項目的高度差(m)
綜上,高山滑雪的路線設(shè)置應(yīng)該與比賽水平相適應(yīng),并且符合FIS和國家雪聯(lián)有關(guān)旗門的數(shù)量、旗門與旗門之間的寬度等限制的規(guī)范??紤]到高山滑雪本身就是一項危險性較大的運(yùn)動,任何時候影響運(yùn)動員安全的環(huán)境因素都至關(guān)重要。因此在設(shè)置路線時應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮安全問題。對于經(jīng)驗(yàn)不足的初學(xué)者來說,教練員在日常訓(xùn)練中應(yīng)當(dāng)設(shè)置更加平穩(wěn)的節(jié)奏,隨著滑雪技術(shù)的提高以及經(jīng)驗(yàn)的積累,路線的設(shè)置可以相應(yīng)進(jìn)行改變,增加難度,利用地形地貌改變滑雪者的速度和節(jié)奏。
針對高山滑雪項目的路線設(shè)置展開研究,必然離不開對比賽路線參數(shù)的全面準(zhǔn)確地測量和分析。隨著科技的不斷進(jìn)步,針對高山滑雪地形地貌和路線設(shè)置所采用的測量方法和工具也不斷與時俱進(jìn)(圖2),使得測量的過程和結(jié)果更為科學(xué)、便捷和準(zhǔn)確。
圖2 不同時期路線設(shè)置和地形地貌的測試方法
早在1987年,Nachbauer等人便使用16mm膠片相機(jī)跟蹤運(yùn)動員的滑行軌跡,以獲得關(guān)于比賽場地的相關(guān)信息[15]。1994年Erdmann等人為獲取旗門間的距離用米制卷尺進(jìn)行測量,并應(yīng)用方位角法(使用羅盤)來獲得偏差角[16],通過羅盤從下一旗門的轉(zhuǎn)向柱指向上一旗門的轉(zhuǎn)向柱可以讀出方位角。通過方位角繪制出所有的門間線,以便計算得出偏差角的值。1998年,三角測量法在奧地利舉行的高山滑雪世界杯比賽中被引入[17],主要用于獲取旗門間的距離以及旗門間的傾斜角度。到了2002年,測量方法的精準(zhǔn)性進(jìn)一步得到提升。光學(xué)法用于記錄運(yùn)動員在比賽中通過三個旗門的滑行過程,通過大地經(jīng)緯儀獲得控制點(diǎn)的三維映射,使用經(jīng)緯儀確定高山滑雪旗門位置的精準(zhǔn)定位以及對地形地貌精確的角度測量成為現(xiàn)實(shí)[18]。
2006年,Schiestl等人提出利用單臺相機(jī)拍攝運(yùn)動圖像以便重建運(yùn)動員運(yùn)動軌跡的方法[19]。以便通過對地形進(jìn)行三維分析,來對路線設(shè)置與地形地貌的空間進(jìn)行重構(gòu)?;谝曨l拍攝的優(yōu)勢在于其精確度較高,缺點(diǎn)是每次的記錄僅限幾圈,這就需要大量時間進(jìn)行測試和處理數(shù)據(jù)。隨著追蹤技術(shù)和可穿戴設(shè)備的不斷發(fā)展,2010年慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Inertial Navigation Systems,INS)投入使用[20]。INS可以直接測量加速度和方向隨時間的變化,也可以用于跟蹤運(yùn)動員的分段運(yùn)動。此方法獲取旗門的位置及角度的測量或許比光學(xué)法更準(zhǔn)確。2011年,Aughey等人利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)來捕捉高山滑雪運(yùn)動員位置軌跡及運(yùn)動速度,以此來確定比賽場地的路線設(shè)置和地形地貌[21]。GNSS是專門用于評估位置、速度、加速度和外力的設(shè)備,對運(yùn)動員造成的干擾也是最小的。GNSS面臨的主要問題就是高山的地形、植被和建筑物(起點(diǎn))等可能對衛(wèi)星信號有一定的阻礙,因此測量時可以選擇衛(wèi)星信號干擾最小的位置。在有障礙的區(qū)域進(jìn)行測量時,為了保證GNSS測量的精準(zhǔn)度,建議使用能夠接收多個衛(wèi)星系統(tǒng)信號的天線和接收器。Matthias等人(2015)的一項研究在使用差分全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)測量旗門數(shù)據(jù)時,旗門的坐標(biāo)便利用兩臺u-blox M8全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收器進(jìn)行接收[22]。
高山滑雪作為雪上競速類運(yùn)動項目,運(yùn)動員完成比賽的時間差距常常在1/10甚至1/100s[23]。因此速度便成為高山滑雪運(yùn)動員最重要的運(yùn)動表現(xiàn)影響因素。高山滑雪的速度受多方面因素影響,除了運(yùn)動員的競技能力因素外,包括路線設(shè)置、地形地貌、天氣條件以及器械裝備等外部因素同樣會有影響[24],其中路線設(shè)置是影響運(yùn)動員速度的重要因素之一。
Federolf(2012)等人指出,高山滑雪比賽中運(yùn)動員更短滑行路線的選擇將導(dǎo)致更短的滑行時間。運(yùn)動員保持高速滑行的能力不僅僅取決于其技術(shù)水平,還取決于其滑行軌跡的選擇[25]。Delhaye(2020)等人的研究也支持這一觀點(diǎn),高山滑雪比賽中滑行路線的選擇將影響到運(yùn)動員轉(zhuǎn)彎變向的表現(xiàn),兩個轉(zhuǎn)彎之間的直線過渡是運(yùn)動員在比賽中提高速度和縮短路徑長度的主要階段[26]。在圍繞旗門的整個轉(zhuǎn)彎周期中運(yùn)動員又可通過短直線分隔的長彎道來保持速度。比賽過程中運(yùn)動員必須不斷地調(diào)整他們的技術(shù)和策略來適應(yīng)路線的設(shè)置,從而盡可能縮短比賽時間。運(yùn)動員要根據(jù)其所在位置、速度、路線設(shè)置和地形坡度等因素的變化來進(jìn)行轉(zhuǎn)彎滑行,有些參數(shù)在比賽前無法預(yù)知[27],因此在比賽期間運(yùn)動員如何選擇路線來提高其速度便成為一項重要的能力。同時還要注意,滑行速度過快必將增加運(yùn)動損傷的風(fēng)險。因此,賽前運(yùn)動員充分了解路線設(shè)置的詳細(xì)數(shù)據(jù),以便最大程度控制自身速度是非常重要的[28,29]。
由于高山滑雪不同項目的路線設(shè)置存在不同,不同參數(shù)的絕對值和所處范圍均存在明顯差異[30](表3)。具體來說,從GS到SG的路線長度、高度落差和旗門距離等參數(shù)逐漸增加,所有項目水平距離變化均大于垂直距離和旗門距離,水平旗門的距離隨地面坡度的增加而增加。因此針對不同項目的路線設(shè)置要進(jìn)行具體分析。
表3 各項目的絕對值以及各參數(shù)范圍的差異
目前來看,路線設(shè)置對高山滑雪SL和DH影響的研究相對較少。Gilgien(2014)等人的研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)動員在SL和DH的比賽中,其速度隨著旗門距離的增加而顯著增加[30];對于GS和SG來說研究則相對較多,下面分別針對這兩個項目的相關(guān)研究來討論路線設(shè)置對運(yùn)動速度的影響。
Sp?rri(2012)等人的研究指出,高山滑雪GS比賽中旗門水平距離增加時,運(yùn)動員的轉(zhuǎn)彎速度受到的影響相對較小,但它可能會增加運(yùn)動員的疲勞程度,同時增加運(yùn)動員失去平衡的風(fēng)險[11]。Gilgien(2014)的研究支持上述觀點(diǎn),即GS比賽中運(yùn)動員的速度隨著旗門距離的增加而顯著增加,隨著旗門水平距離的縮短而顯著降低[30]。
另外,對于GS中連續(xù)回轉(zhuǎn)的部分路段,運(yùn)動員要以提高出口速度為目標(biāo)來提高后續(xù)路段的表現(xiàn),但這可能會導(dǎo)致“速度障礙”,即運(yùn)動員需要在一定程度上控制速度以避免損傷[31]。運(yùn)動員選擇較短的路線長度來縮短滑行時間,而較短的路線長度需要較短的轉(zhuǎn)彎半徑,較短的轉(zhuǎn)彎半徑則可能會導(dǎo)致速度減慢。
與GS的研究結(jié)論相似,研究發(fā)現(xiàn)SG比賽中運(yùn)動員的速度同樣會隨著旗門距離的增加而顯著增加,但在不同情況下都會有不同程度的偏移。特別是隨著地形變得更平坦,運(yùn)動員在SG中速度增加更為顯著[30]。最新的一項研究發(fā)現(xiàn),路線設(shè)置的特征、運(yùn)動員入口的速度以及地形的坡度都是影響高山滑雪SG比賽速度的關(guān)鍵因素,由于運(yùn)動員的入口速度和地形的坡度是可以通過特定比賽場地的路線設(shè)置作間接改變,所以研究指出路線設(shè)置可被視為重要的干擾因素[32]。因此,在SG比賽中增加旗門的偏移或縮短垂直旗門的距離都會降低運(yùn)動員的速度,但增加旗門偏移會增加運(yùn)動員受傷的風(fēng)險,相比之下縮短旗門垂直距離,即減少垂直落差可能是預(yù)防損傷的更好選擇。
高山滑雪運(yùn)動被認(rèn)為是所有冬奧會項目中受傷風(fēng)險最高的項目之一[33]。早在1976年的一項研究便指出,72%~83%的高山滑雪運(yùn)動員在職業(yè)生涯中至少受過一次嚴(yán)重傷害。[34]。FIS傷害監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示,高山滑雪的每個賽季都有超過33%的運(yùn)動員受傷;另外,高山滑雪世錦賽中運(yùn)動員的損傷比例高達(dá)1/3,即每3名運(yùn)動員中就有1名運(yùn)動員受傷,嚴(yán)重?fù)p傷比例達(dá)到1/6[35]。
高山滑雪運(yùn)動員比賽過程中,由于較長的賽道和復(fù)雜的地形,所以無論運(yùn)動員處于什么位置,都無法觀察完整的賽道,因此運(yùn)動員面對的未知狀況以及受傷的風(fēng)險都會變大[36,37]。另外,在運(yùn)動員滑行期間地面反作用力的增加和雪板轉(zhuǎn)彎時的傾斜可能會導(dǎo)致運(yùn)動員的額外損傷風(fēng)險[38]。并且在比賽過程中,運(yùn)動員的嚴(yán)重?fù)p傷往往與速度過快有關(guān)[39]。
FIS的路線設(shè)置規(guī)則給路線設(shè)置者留下了較大自由度,旗門間的距離、旗門的水平偏移都可由路線設(shè)置者決定,因此每次的路線設(shè)置可能有很大的不同。路線設(shè)置被認(rèn)為是影響運(yùn)動員轉(zhuǎn)彎機(jī)制(轉(zhuǎn)彎速度和轉(zhuǎn)彎半徑)的一種措施[11],可以影響到運(yùn)動員運(yùn)動過程中的力學(xué)參數(shù)。目前已經(jīng)證實(shí),這些參數(shù)與運(yùn)動員的損傷風(fēng)險密切相關(guān)[40]。如有研究指出,12%的損傷運(yùn)動員報告其損傷的主要原因是由于速度過快[41];另外,運(yùn)動員下坡轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)彎弧線過直,或者下坡開始得太早,都會導(dǎo)致運(yùn)動員在開始轉(zhuǎn)彎時身體向內(nèi)傾斜過大而失去平衡,加大了運(yùn)動損傷風(fēng)險[42]。
Bere(2013)等人[12]對世界杯高山滑雪69例損傷運(yùn)動員進(jìn)行了視頻分析,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員發(fā)生損傷大多出現(xiàn)在運(yùn)動員轉(zhuǎn)彎或者起跳時,有96%的頭部和上半身損傷運(yùn)動員是由于碰撞造成,有30%的損傷是由于運(yùn)動員與旗門接觸導(dǎo)致,有超過46%的損傷出現(xiàn)在比賽的后四分之一。Dickson(2021)[43]等人分析了2008-2018年高山滑雪運(yùn)動員損傷數(shù)據(jù),男性滑雪運(yùn)動員損傷率占33%,女性滑雪運(yùn)動員占42%,在上肢損傷中,手腕損傷最為常見,且大多數(shù)運(yùn)動員損傷是由于摔倒和撞擊造成,主要原因還是運(yùn)動員在坡度較大的地方轉(zhuǎn)彎速度過快所至。另外針對高山滑雪不同損傷部位的研究指出,運(yùn)動員手部損傷約占11%,頭部、面部損傷約為10%~12.1%,肩部和鎖骨損傷約占10.5%[44,45],造成損傷的主要原因可能是撞擊和跌倒,其原因大多為路線設(shè)置和器材裝備等因素的影響。
在2006/2007和2007/2008高山滑雪賽季中,每100名運(yùn)動員中有36.7%人受傷,最常見的身體部位損傷包括膝關(guān)節(jié)損傷、頭部損傷和肩部損傷。最常見的診斷就是前交叉韌帶撕裂,小腿損傷為運(yùn)動員受傷頻率第二高的身體部位,占所有受傷人數(shù)的11.5%[7]。在高山滑雪運(yùn)動中膝關(guān)節(jié)最常見的損傷就是前交叉韌帶撕裂,嚴(yán)重?fù)p傷可能會阻礙運(yùn)動員重返賽場,也可能增加運(yùn)動員再次受傷的風(fēng)險[46]。比賽中有83%的膝蓋損傷發(fā)生在運(yùn)動員在滑行過程中,并沒有任何的墜落或撞擊[12]。另外,針對高山滑雪運(yùn)動員39例損傷類型的分析發(fā)現(xiàn),比賽和訓(xùn)練中運(yùn)動員受傷的比例相似;冬奧會期間的正式訓(xùn)練中受傷的人數(shù)更多。其中膝蓋損傷占比為29.9%,造成損傷的主要原因有撞擊和跌倒等,主要也和路線設(shè)置和選擇密切相關(guān)[46]。
高山滑雪世界杯比賽運(yùn)動損傷的相關(guān)研究指出,平均1/3的運(yùn)動員在比賽中會受到急性損傷,其中DH比賽中的損傷率最高為17.2%,SG比賽損傷率為11%,GS和SL則分別為9.2%和4.9%[12]。而且運(yùn)動員每次滑行的損傷率都會隨著各小項速度的增加而增加[7]。SG和DH中運(yùn)動員受傷原因可能與速度過快以及跳躍導(dǎo)致的撞擊有關(guān),SL和GS中運(yùn)動員受傷原因可能與運(yùn)動員轉(zhuǎn)彎機(jī)制有關(guān)[47]。Gilgien(2020)[48]等人發(fā)現(xiàn)在比賽期間增大旗門的偏移不僅會降低運(yùn)動員的速度,還會迫使運(yùn)動員產(chǎn)生向內(nèi)傾斜,從而增加運(yùn)動員的受傷風(fēng)險。平坦的地形上的增大旗門偏移是控制運(yùn)動速度唯一的有效措施;在中陡地形上降低旗門垂直距離則比增大旗門偏移更為有效,降低旗門垂直距離會降低速度,而不會增加運(yùn)動員最大加速度,也不會降低運(yùn)動員滑行的最小半徑。
通過對高山滑雪路線設(shè)置的概念、特點(diǎn)以及測量方法的闡釋,使教練員和運(yùn)動員更為清晰地掌握路線設(shè)置的重要因素,掌握比賽場地的關(guān)鍵數(shù)據(jù),進(jìn)而在運(yùn)動表現(xiàn)提升以及運(yùn)動損傷預(yù)防方面做好科學(xué)應(yīng)對。
高山滑雪不同項目中運(yùn)動員的滑行速度均受路線選擇的影響。在GS中運(yùn)動員的速度隨著旗門距離的增加而顯著增加;水平旗門距離的增加對運(yùn)動員轉(zhuǎn)彎速度的影響相對較小,但可能會增加運(yùn)動員疲勞程度,同時增加運(yùn)動員失去平衡的風(fēng)險。SG中運(yùn)動員的速度同樣會隨著旗門距離的增加而顯著增加。但隨著地形趨于平坦其速度增加更為明顯。
高山滑雪運(yùn)動員同樣也需防范速度過快所帶來的運(yùn)動損傷。在平坦的地形上增大旗門的偏移是控制運(yùn)動員速度的唯一有效措施,可在控制速度的同時預(yù)防運(yùn)動員損傷的發(fā)生;在中陡地形上,降低旗門垂直距離也可以有效控制運(yùn)動員的滑行速度,進(jìn)而降低運(yùn)動員的損傷發(fā)生率。所以,高山滑雪運(yùn)動員針對路線設(shè)置的科學(xué)理解和選擇有助于兼顧滑行速度提升和運(yùn)動損傷的發(fā)生。不斷推動我國高山滑雪項目的水平發(fā)展。