世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间技术模式的构建研究

2017-06-05李建臣李厚林徐翔

首都体育学院学报 2017年3期

李建臣+李厚林+徐翔

摘要：競走技术的发挥（特别是高速区间竞走技术的稳定性）对比赛成绩起着至关重要的作用。采用文献资料法、运动学解析法和数理统计法，以南京青奥会女子5 km和太仓竞走世界杯女子10 km竞走比赛前3名，共计6名运动员的竞走技术为研究对象，把上肢的角度类及速度类参数指标和下肢的角度类、距离和时间类及速度类参数指标作为构成技术模式的关键技术参数指标进行分析。得出以下结果：世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间肘关节角摆动不稳定，左右偏差较大，尚存改进空间；世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间的腾空时间处在合理或模糊时限范围；踝关节前摆速度大于后摆速度，膝关节后摆速度大于前摆速度。依据结果设计出世界优秀女子青少年竞走运动员高速度区间下的技术模式。

关键词：女子青少年；竞走；技术模式；运动学研究

中图分类号：G 808.1 文章编号：1009-783X（2017）03-0244-05 文献标识码：A

Abstract： Race walking technique， especially the stability of high speed range race walking techniques， plays a vital role for competition performance. Through using the methods of literature review， kinematics analysis and mathematical statistics， taking the 6 athletes of top 3 from Najing Youth Olympic Games women's 5km and Taicang world cup women's 10km as research objects. The perspectives of the upper class and the velocity parameter index and lower limb angle， distance， time and speed parameters constitute the key technology of technology model parameters. The conclusions are as follows： the elbow swing angle of world's elite female adolescents race walking athletes is not stable and there is comparatively high deviation between the left and right elbows， thus remaining room for improvement； the interval range of hang time of world elite female teenagers walking athletes is in a reasonable or fuzzy time limit； the forward swing speed of the ankle is higher than the backward swing speed， and the backward swing speed of the knee joint is higher than the forward swing speed. The technique model in high speed range of the world elite female adolescents of race walkers can thus be designed according to the research.

Keywords： female teenagers； race walking； technique pattern； kinematics research

竞走技术的特殊性决定了竞走运动员的比赛成绩受裁判员的主观判断与评价影响较大，竞走技术在比赛中有着极其重要的意义，可以说技术是竞走项目的生命线。竞走比赛往往在最后1 km决出胜负，高速阶段的规范技术是取胜的关键；所以，探索构建世界优秀女子青少年竞走运动员的高速区间技术模式，指导我国女子青少年竞走运动员的技术训练是非常有价值的。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

本文以2014南京青奥会女子5 km竞走比赛前3名和2014太仓竞走世界杯女子10 km竞走比赛前3名，共6名运动员的竞走技术为研究对象。基本情况见表1和表2。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

通过在图书馆、中国知网数据库及英文EBSCO数据库中查阅有关竞走方面的文献资料100余篇。阅读竞走和运动学相关书籍20余本，学习竞走技术理论，了解运动学研究应用于竞走项目的可行性，为本文的研究提供了可靠的理论参考和方法依据。

1.2.2 运动学解析法

1.2.2.1 运动录像采集法

本科研团队于2014年5月和2014年8月分别用2台星高钛HS高速录像采集系统和4台卡西欧高速摄像机对太仓竞走世界杯女子10 km和南京青奥会女子5 km竞走比赛进行近景定点拍摄，拍摄频率分别为100帧/s和120帧/s。

1.2.2.2 运动录像解析法

本研究采用美国的APAS运动录像解析系统对采集录像进行数字化处理，采用日本松井秀治的人体模型，解析时选取人体21个关节点。对比赛录像经前期的甄选、截取后输入分析系统，一帧一帧地对图片进行打点计算，得出所需要的数据。同时采用Dartfish动作技术分析软件对采集录像进行处理分析，获取相关数据。2组数据进行综合分析，力争使数据分析更具准确性。endprint

1.2.3 数理统计法

本研究将所得数据在计算机上采用Excel2003统计软件进行数据统计、分析计算，最大限度地保证数据的准确性。

2 结果与分析

2.1 竞走技术时相划分

竞走运动的一个运动周期称作一个复步。一个完整的复步包括左单步周期和右单步周期。左单步周期包括3个关键技术时相：左腿着地瞬间、左腿垂直瞬间、左腿离地瞬间；右单步周期包括3个关键技术时相：右腿着地瞬间、右腿垂直瞬间、右腿离地瞬间。整个竞走运动是左单步周期与右单步周期交替进行的，如图1所示。2014太仓竞走世界杯女子10 km冠军获得者中国运动员段丹丹的一个完整复步图解如图2所示。

2.2 高速区间下技术模式的构建研究

同一运动员在不同速度区间下展现出的技术是不同的，所以分不同速度区间，研究对应区间下的技术模式，才更科学合理。运动员在比赛中的速度基本可以分为3个区间：低速区间（4 min40 s/km～4 min50 s/km，平均速度3.450～3.570 m/s），中速区间（4 min30 s/km～4 min40 s/km，平均速度3.570～3.700 m/s），高速区间（4 min20 s/km～4 min30 s/km，平均速度3.700～3.850 m/s）。本文主要研究高速区间下运动员的技术模式。

把构成技术模式的关键技术参数指标的选取划分为3大类：第1类为角度类；第2类为距离和时间类；第3类为速度类。分别从上肢、下肢2方面论述（因重心起伏受下肢影响较大，所以把重心起伏指标列入到下肢中一起研究）。

对参加2014南京青奥会女子5 km竞走和2014太仓竞走世界杯女子10 km竞走每场比赛的前3名，对共计6名运动员的竞走技术进行研究。找到这6名运动员对应高速区间（4 min 20 s/

km～4 min 30 s/km，平均速度3.700～3.850 m/s）内表现出的关键技术参数指标，进行统计分析。

2.2.1 上肢角度类技术参数指标统计分析

主要选取肘关节角、大臂后摆角作为上肢角度类关键技术参数指标。把一只脚着地、垂直、离地3个瞬间对侧手臂的肘关节角作为研究对象，由表3可见：6名运动员右脚着地瞬间左肘关节角为（81±21）°，左脚着地瞬间右肘关节角为（83±20）°。垂直瞬间：左肘关节角为（103±17）°，右肘关节角为（102±15）°；离地瞬间：左肘关节角为（77±10）°，右肘关节角为（77±11）°。统计数据显示标准差较大，这与青少年运动员训练时间较短，竞走技术尚不稳定有关。部分运动员出现左右关节角度差异较大的情况，两臂摆动的不协调、不均衡，是技术上尚不稳定的表现，是以后训练应该注意的问题。综合左右肘关节角度数据计算得出：在着地、垂直、离地瞬间3个关键时相，世界优秀女子青少年竞走运动员肘关节角度分别控制在（82±20）°、（102±15）°、（77±10）°。

本文研究的大臂后摆角为一只脚离地瞬间对侧大臂后摆与躯干形成的夹角，表3数据显示：左右大臂后摆角都为（83±3）°，6名运动员左右臂后摆角差异不大，总体良好。这说明世界优秀女子青少年竞走运动员上肢摆动技术中后摆技术相对稳定。综合左右臂角度计算得出，离地瞬间，世界优秀女子青少年竞走运动员大臂后摆角控制在（83±3）°。

2.2.2 上肢速度类技术参数指标统计分析

选取肘关节角前摆平均速度，作为上肢速度类关键技术参数指标。上肢前摆是带动竞走运动员向前的动力，而肘关节是上肢速度的代表性技术参数指标。由表4数据分析得出6名运动员左肘前摆平均速度为（5.233±0.239） m/s，右肘前摆平均速度为（5.311±0.117） m/s。左右肘关节摆动速度存在微小差异，存在改进空间。综合左右肘关节数据计算得出，上肢前摆肘关节平均速度保持在（5.272±0.178） m/s。

2.2.3 下肢角度類技术参数指标统计分析

选取膝关节角、踝关节角、两大腿夹角和脚着地角4个指标，作为下肢角度类关键技术参数指标。着地和垂直瞬间膝关节角是重要的、关系到犯规判罚的下肢技术参数指标。竞走新规则对支撑腿在着地瞬间和垂直瞬间做了严格而明确的界定：必须在着地瞬间保持膝关节的完全伸直，直至过渡到身体垂直部位 [1]。表5数据显示，着地瞬间左膝关节角度为（177±1）°，右膝关节角度为（178±1）°。垂直瞬间左膝关节角度为（178±1）°，右膝关节角度为（178±1）°。双膝数据均属于人眼看不出有屈膝犯规现象的合理区间。

离地瞬间膝关节角度是判断运动员后蹬技术的关键技术参数指标。有研究表明，离地瞬间膝关节角度控制在（155～165）°，说明运动员较好地完成后蹬动作，同时不至于因后蹬发力过大而造成腾空犯规和体能的过分消耗 [2 ] 。表5数据显示世界优秀女子青少年竞走运动员离地瞬间左右膝关节角度都为（163±2）°。

综合左右膝关节角度数据计算得出：在着地、垂直、离地瞬间，世界优秀女子青少年竞走运动员膝关节角度控制在（177±1）°、（178±1）°、（163±2）°。

着地瞬间踝关节角度可以看出运动员在行走过程中脚是滚动向前还是平拍着地，这时的技术特征应为脚柔和、快速地向前滚动。着地瞬间踝关节角度偏小，虽然会减少整体速率的损失，但是会影响髋关节的活动幅度，缩短步长；着地瞬间踝关节角度偏大会增加步长，但会减少脚向前的滚动速度，从而减慢向前的速度。

有研究总结出世界优秀运动员的着地踝角为109°。表6数据与之差异不大，世界优秀女子青少年竞走运动员着地瞬间左右踝角分别为：（111±2）°和（110±1）°。

离地瞬间踝关节角度适宜，能体现运动员后蹬充分，向前性好。有研究总结出了适宜的蹬离地面的角度为左60.42°，即离地瞬间踝角为左120°左右。表6数据显示，高速区间世界优秀女子青少年竞走运动员离地瞬间左右踝角分别为（137±3）°和（137±5）°。数值比过往研究中的数据偏大，这可能与当今竞走技术追求大步幅的原因有关，后蹬力量和角度的增加是增加步幅的主要原因。endprint

综合左右踝角数据计算得出：在着地和离地瞬间，世界优秀女子青少年竞走运动员踝关节角度分别控制在（110±2）°和（137±4）°。

竞走运动员2大腿最大夹角一般出现在单脚离地瞬间或腾空瞬间，本文选择腾空瞬间这一时相研究运动员两大腿夹角。腾空瞬间两大腿夹角，是运动员下肢后蹬技术、前摆技术的综合反映，同时反映髋关节柔韧性等运动素质水平，同一运动员两大腿夹角越大步长越大。表7数据显示，高速区间世界优秀女子青少年竞走运动员一个复步内2次腾空两大腿夹角分别为：（51±2）°和（52±2）°。

着地瞬间脚着地角可以看出运动员在行走过程中脚是滚动向前还是平拍着地。有研究表明，优秀成年运动员的着地角在（30～35）°[3]。表7数据显示，高速区间世界优秀女子青少年竞走运动员双脚着地瞬间着地角为（31±1）°。

综合2次腾空瞬间两大腿夹角数值计算得出，世界优秀女子青少年竞走运动员腾空瞬间两大腿夹角控制在（52±2）°。综合左右脚着地角数值计算得出，世界优秀女子青少年竞走运动员脚着地角控制在（31±1）°。

2.2.4 下肢距离、时间类技术参数指标统计分析

选取步长、步频、腾空时间和重心起伏距离4个技术参数指标进行研究。几乎所有关于竞走技术的研究都会涉及到步长、步频的分析。有研究结果表明，女子成年运动员步长为（107.13±3.79） cm，步频为（212±3.46）步/min。表8数据显示，高速区间世界优秀女子青少年竞走运动员左右步长分别为（1.151±0.035） m和（1.140±0.038） m，左右单步步频为（207±2.7）步/min和（207±2.4）步/min。步长合理，步频较低，这可能与青少年运动员身体发育尚不完全、力量素质相对较差等因素有关。

国内很多学者和研究人员对“腾空”现象特征进行了大量的研究。其中，最为突出的是蔡锡元等的研究根据人眼视觉暂留时限为42 ms，把42 ms定义为最合适的腾空时限，并将腾空现象划定为3类：一种是小于42 ms的合理时限，一种是介于42～67 ms的模糊时限，第3种是大于70 ms的犯规时限 [4 ]。表2和表3数据显示，世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间一个复步与2个单步的腾空时间分别为（0.051±0.007） s和（0.049±0.004） s，属于第2种模糊时限范围。

运动员重心起伏越大，说明其腾空现象越明显，就算尚未发生腾空，也可能因重心起伏过大而被判罚腾空犯规；所以，运动员都会尽量控制自己的身体重心起伏，避免犯规判罚。本研究选取头部耳上沿在垂直轴上的位移作为身体重心起伏距离，表8数据说明，高速區间世界优秀女子青少年竞走运动员一个复步内的重心起伏距离为（8.425±0.265） cm。

综合左右单步数据计算得出：高速区间世界优秀女子青少年竞走运动员步长保持在（1.146±0.037） m，步频保持在（207±5）步/min，腾空时间在（0.040～0.059） s，均值为（0.050±0.006） s，重心起伏距离在（7.997～8.740） cm，均值为（8.425±0.265） cm。

2.2.5 下肢速度类技术参数指标统计分析

下肢摆动技术是竞走运动员的核心技术，下肢摆动速度决定运动员竞走速度。下肢摆动速度主要体现在踝关节和膝关节摆动速度上。本文的研究又分为后摆、前摆2个阶段研究踝关节和膝关节的摆动速度。

表9数据显示：高速区间后摆阶段左右踝关节摆动速度分别为（5.692±0.171） m/s和（5.729±0.169） m/s，前摆阶段左右踝关节摆动速度分别为（6.258±0.279） m/s和（6.320±0.244） m/s。数据显示前摆阶段的速度明显高于后摆阶段，这符合竞走技术特点和生物力学特征：因为在后摆阶段摆动腿主要靠髋关节和膝关节带动小腿完成前摆，这个过程中大小腿存在一定的折叠角度，小腿并未发力摆动；而在前摆阶段运动员则主要靠小腿的积极前摆来增加摆动速度，获得更大的步长。

表9数据显示：高速区间后摆阶段左右膝关节摆动速度分别为（6.326±0.191） m/s和（6.302±0.193） m/s；前摆阶段左右踝关节摆动速度分别为（4.029±0.188） m/s和（4.040±0.165） m/s。数据显示后摆阶段速度明显大于前摆阶段速度，这也与上文分析的竞走技术和生物力学特点相吻合。

综合左右踝、膝关节数据计算得出：高速区间世界优秀女子青少年竞走运动员踝关节后摆速度为（5.711±0.170） m/s，前摆速度为（6.289±0.262） m/s；膝关节后摆速度为（6.314±0.192） m/s，前摆速度为（4.035±0.177） m/s。

综上所述，整合分析的各技术参数指标，构建高速区间下世界优秀女子青少年竞走运动员技术模式如图3和图4所示。

3 结论与建议

3.1 结论

1）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间大臂后摆角相对稳定，控制在（83±3）°。肘关节角摆动不稳定，左右偏差较大，尚存改进空间。

2）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间膝关节角在着地、垂直瞬间基本处于伸直状态，角度控制在（176～180）°，离地瞬间膝关节角控制在（163±2）°。

3）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间踝关节角在着地瞬间控制在（110±2）°，离地瞬间控制在（137±4）°。

4）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间两大腿夹角控制在（52±2）°。

5）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间步长控制在（1.146±0.037） m，步频控制在（207±5）步/min。

6）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间腾空时间处在合理或模糊时限范围，控制在（0.050±0.006） s，重心起伏距离控制在（8.425±0.265） cm。endprint

7）世界优秀女子青少年竞走运动员高速区间踝关节前摆速度大于后摆速度，膝关节后摆速度大于前摆速度，这符合竞走技术特点和生物力学原理。

3.2 建议