不同水平短跑运动员全程速度节奏对成绩影响的研究

闫俊涛，张烨城，林 松

(1.北京体育大学 中国田径运动学院，北京 100084；2.沈阳体育学院 体育教育学院，辽宁 沈阳 110102)

近几年来我国男子短跑的表现十分出色，涌现出一批优秀运动员。国内近年来关于短跑运动技术的研究较少，研究对象主要为国内外顶尖运动员[1-3]，而针对国内中、高等水平短跑运动员的研究甚少。每一位顶尖短跑运动员都是经由二级水平、一级水平、健将等过程一步步训练出来的，一级、二级运动水平也是体育专业院校以及普通高校高水平短跑运动员的训练常态[4]，而目前国内相关研究却十分缺乏。全程速度节奏对短跑成绩起到至关重要的作用，从国内外短跑运动员全程速度来看，我国短跑运动员集中表现出前期加速强度大、个人最大速度出现过早的现象，但速度节奏具体变化情况，尤其是一级、二级运动员短跑速度节奏变化目前还未有专门的研究。

通过对北京体育大学一、二级运动水平的短跑专项学生进行全程速度扫描与分段速度测试，分析速度节奏特点，探究其对运动成绩的影响，并对比与国内外优秀运动员的速度节奏变化曲线的差异，力求探寻100 m速度节奏对短跑运动员运动成绩影响的规律，为我国短跑运动训练提供理论与实证依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以国内不同等级100 m短跑运动员速度节奏特征和国内外顶尖水平100 m运动员速度节奏特征为研究对象，对其进行平面定点拍摄、平面扫描拍摄，分析全程速度节奏。

选取40名北京体育大学竞技体育学院短跑专项学生(男女各20 人)为受试者，据国家体育总局田径运动管理中心公布的《田径运动员技术等级标准》，所有受试者均达到百米二级运动员(含)以上水平。受试者基本信息如表1。

表1 受试者基本信息(N=40)

注：百米最好成绩均为电子计时下的成绩。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过泰松体育数据库收集整理国内优秀运动员短跑数据，通过国际田联官网(www.iaaf.org)收集国外优秀运动员短跑数据，对比分析国内不同水平短跑运动员以及国外优秀运动员短跑速度节奏特征。

1.2.2 平面定点拍摄与平面扫描拍摄法 平面定点拍摄：通过二维平面拍摄的方式获取运动员100 m的技术录像。采用6台JVC高清摄像机对运动员100 m测试过程中的动作技术进行拍摄。拍摄频率为50 Hz，快门速度1/1 000 s。其中两台摄像机位于100 m跑道前10 m范围内，主要采集运动员起跑后前5 个单步的动作影像，其余4台摄像机分别置于100 m跑道20 m、40 m、50 m、90 m处，对相应位置的动作技术进行采集，拍摄范围为1 个复步。摄像机主光轴均与运动平面垂直，机高与运动员髋关节处于近似高度。在100 m测试前后均应用比例尺对每台摄像机拍摄的平面进行标定。拍摄比例尺时，测试人员把比例尺的一端置于参考点，另一端朝向运动方向。X轴指向运动方向，Z轴指向上(图1)。

图1 拍摄场地布置

平面扫描拍摄：通过平面扫描的拍摄方式，对运动员100 m跑动过程进行跟踪拍摄，获得运动员位移速度曲线。从100 m起点开始，每隔10 m放置参考体(共10个)。采用1台高速摄像机对受试者的短跑过程进行拍摄，采集频率为50 Hz，快门速度1/1 000 s。摄像机的拍摄距离尽可能大，并且拍摄范围大于5 m，保证在受试者和摄像机的移动过程中画面内始终有2个参考体。

测试过程：2016年10月29日至30日于北京体育大学田径馆(恒温26 ℃，无风)进行拍摄。测试人员在测试前如图1所示布置场地，运动员于10月29日进行100 m全力跑测试，在测试结束后充分放松、休息，并于次日进行60 m全力跑测试，两天测试中运动员均经过充分热身。两天测试的测试人员、测试环境、所用仪器等完全一致。参与测试的运动员均处于健康、无疲劳与无运动损伤状态。

数据处理：使用视讯运动分析系统4.0软件(北京体育大学，北京，中国)对平面扫描拍摄获得的录像进行解析。获得运动员通过每两个参考体的时间，计算出受试者进行100 m和60 m跑时每个10 m的平均速度。采用SPSS 21.0软件对数据进行统计与分析。

2 研究结果

2.1 国内不同等级短跑100 m运动员速度节奏特征

2.1.1 国内一、二级短跑100 m运动员起跑后加速阶段速度节奏特征 通过对视频录像的解析与处理，为体现不同水平运动员在速度节奏上的区别，将成绩的平均值作为运动员分组的分界点分为A、B两组，将运动员按照成绩差异分为两组便于探究成绩较好的运动员在速度节奏方面存在的共性。除两名运动员的成绩在一级之上外，其余运动员成绩均在二级与一级之间，男、女子运动员成绩及分段速度见表2和表3。

表2 男子A、B组100 m分段速度(单位：m/s，N=20)

表3 女子A、B组运动员100 m分段速度 (单位：m/s，N=20)

将A、B两组男运动员分段速度的平均值绘制成100 m速度变化曲线(图2)。

图2 男子A、B组100 m运动员速度 节奏变化曲线(单位：m/s)

两组女子运动员的100 m全程速度节奏如图3。

图3 女子A、B组运动员100 m速度节 奏变化曲线(单位：m/s )

通过表2、表3可以看出，在起跑加速阶段，成绩较好的A组男运动员在起跑后加速较为缓慢，在起跑后前20 m，B组男运动员速度均大于A组运动员。在30 m处，A组男运动员速度超过了B组男运动员，并一直保持到比赛结束。结合图2，该阶段A组男运动员加速强度低，加速距离长，最大速度出现的位置较B组男运动员靠后，达到最大速度后维持高速跑动的能力优于B组运动员。而对比两组女子运动员的分段速度可以发现，在女子运动员中存在同样的节奏差异，且较男子运动员这种节奏差异体现得更为明显。

2.1.2 国内一、二级100 m短跑运动员加速距离、最大速度与运动成绩相关性分析 通过表4加速段距离、最大速度与100 m成绩的关联性来看，男子、女子组运动员的加速距离与运动成绩都表现出显著的相关性，最大速度与运动成绩也表现出显著的相关性。由此可见，两组运动员加速距离和最大速度与运动成绩存在密切的负相关，加速距离长、最大速度高的运动员成绩可能更好。加速跑的距离和最大速度在很大程度上也能反映运动员的运动水平。

表4 运动成绩与有关指标的相关系数(N=40)

2.2 国内外顶尖水平100 m运动员速度节奏特征

2.2.1 国内外顶尖水平短跑男子100 m运动员速度节奏特征 为探究是否在各个水平层次上，成绩较好的运动员速度节奏更倾向于“高速平稳单峰式”，选取国内外顶尖短跑运动员对其速度节奏进行分析，以博尔特、鲍威尔作为国外优秀男子短跑运动员的代表[5-6]；张培萌、苏炳添作为国内顶尖男子运动员的代表[7]，分析国内外高水平男子100 m运动员的速度节奏。

由表5可见，起跑后经过20 m的加速两组运动员的速度都达到了个人最高速度的70% 以上，在30 m处达到自身最大速度的90%以上。国际优秀100 m运动员在60 m处达到最大速度；而国内优秀短跑运动员则是在50 m处达到最大速度。国际优秀100 m运动员加速距离更长，加速更平缓。在保持最大速度阶段，国际优秀100 m运动员在60 m～70 m段依旧保持了100%的最大速度，保持最大速度跑动的距离近40 m，而国内优秀100 m运动员速度在98% Vmax以上跑动的距离仅为20 m，落后于国际组运动员。在降速阶段，国际组和国内组运动员降速幅度分别为1.60 %和1.24%。虽然国际组运动员降速幅度较大，但由于国内组运动员降速距离远大于国际组运动员，导致国内组运动员损失的速度更大。

表5 国内外顶尖男子100 m运动员分段速度

注：V表示速度，Vmax%表示占最大速度百分比；以下各表同此

2.2.2 国内外高水平女子短跑100 m运动员速度节奏特征 以弗雷泽、斯图尔特作为国际优秀女子短跑运动员的代表；以陶宇佳、韦永丽作为国内优秀女子运动员的代表[8]，分析国内外高水平女子100 m运动员的速度节奏(表6)。

表6显示，国内组女子运动员在加速距离，加速强度，最大速度和维持高速跑动的距离上均和国际组运动员存在明显差距，并且这种差距较男子运动员更为明显。

表6 国内外优秀女子100 m运动员分段速度

3 分析与讨论

3.1 短跑100 m运动员全程跑速度阶段划分

按照起跑、速度达到最大值的98%、速度达到最大值、速度降到最大值的98% 以下、速度下降直到比赛结束这些节点将运动员的全程分为起跑加速阶段、保持最大速度阶段和速度下降阶段[9]。

运动员在100 m全程中的最大速度是整个起跑加速段的结果，因而从起跑到速度的最大值之间皆属于起跑加速阶段，而速度达到最大值后直到终点则都属于降速阶段，依据前人的研究，运动员以最大速度的98% 跑过的距离被称为“保持最大速度”阶段[10]，笔者按照这几个阶段对运动员的速度节奏进行分析讨论，如图4所示。

图4 百米全程分段示意图

3.2 国内一、二级短跑100 m运动员速度节奏特征

在运动员保持最大速度阶段，男子A、B两组运动员从该阶段开始速度差距逐渐增大，就最大速度的值来看，两组运动员最大速度分别为10.49 m/s和10.17 m/s，A组运动员优于B组；从保持最大速度的距离来看，A组运动员在98% Vmax以上速度跑动的距离约为30m，而B组运动员为20 m。成绩较好的A组运动员在最大速度与保持高速跑过的距离上都优于B组。对于女子运动员而言，在该阶段A组运动员逐渐超越了B组运动员，并且这也是两组运动员速度差别最大的阶段。

在后程降速阶段，成绩较差的B组运动员降速幅度更大、降速距离更长，而A组运动员则相反。在该阶段，A、B组运动员的降速幅度分别占其最大速度的8%和12%。可以看出B组运动员速度下降更为明显。对比分析女子运动员速度节奏，发现A组运动员速度下降幅度在全程后20 m也较明显，产生这种现象的原因可能是在起跑加速阶段消耗了太多能量，导致无法维持在后程的高速跑动。

综上所述，国内一、二级水平100 m短跑男、女运动员在速度节奏上存在共性，主要表现在起跑后前20 m急剧加速，约在50 m处达到最大速度并随后进入降速阶段，呈现出明显的“单峰式”的特点。但对比A、B两组运动员的分段速度可以发现，A组运动员在起跑加速段并未占据优势，而是逐渐平稳加速，最大速度出现的位置较为靠后，在进入保持最大速度阶段，维持高速跑动的能力更强，并在后期降速阶段降速幅度小于B组运动员。

3.3 不同水平运动员速度节奏差异及原因分析

在不同水平的运动员之间，都存在共性的规律，经分析当运动员具备一定水平时，成绩越好的运动员的速度节奏变化都体现出“高速平稳单峰式”的特征，即起跑后平稳加速，延长加速距离，推迟最大速度出现的位置，并能将98%Vmax以上的速度维持更长的距离，降低降速幅度与距离。

起跑加速阶段占100 m全程的一半以上，该阶段的运动表现对100 m成绩有密切的联系，为验证前60 m成绩是否会对100 m后程阶段造成影响，对运动员进行了60 m全力跑测试(表7)。

表7 国内不同等级100 m短跑运动员60 m和百米全程跑前60 m分段速度

通过分段速度表绘制速度节奏曲线如图5、图6。

图5 国内不同等级短跑100 m男子运动员60 m 与百米前60 m速度节奏对比

图6 国内不同等级短跑100 m女子运动员60 m 与百米前60 m速度节奏对比

根据表7、图5和图6，在60 m测试中，男子、女子运动员最大速度分别为10.08 m/s和8.42 m/s，小于进行100 m 全程测试时的10.12 m/s和8.72 m/s。且在进行60 m测试时，运动员为尽快达到最大速度，在前程急剧加速，分别在40 m和30 m处达到最大速度；而在进行全程跑时，运动员平均进行了50 m的加速，因而全程测试时运动员加速更加均匀。

在60 m的测试中，运动员在前10 m的加速幅度达到了56.52% Vmax和52.7% Vmax，而在100 m全程的测试中，前10 m的加速幅度则只有48.22% Vmax和52.2% Vmax。由于在前10 m的加速阶段中的急剧加速，导致运动员在10～20 m段速度无法继续平稳的提高，速度的增幅只有32.44%和38.54%，均小于进行100 m全程测试时的速度增幅；在进行60 m测试时，运动员在达到最大速度后的下一个10 m分段速度分别下降到了最大速度的96.83%和97.1%；而在进行100 m全程测试时，运动员直到60 m处依然维持着99.80% Vmax和98.30% Vmax的高速。

短跑100 m运动是一项以无氧代谢供能为主的运动，当起跑后加速强度过大时，会极大地消耗运动员体内的供能物质，影响运动员维持速度的能力，对后程的节奏影响很大，不利于获得和保持最大速度。经测试成绩可知，同一批运动员在进行100 m全程测试和在60 m全力跑测试时速度节奏具有明显区别，60 m测试时加速强度明显大于在100 m全程测试的前60 m，但在60 m测试中起跑后40 m处可以观察到运动员速度曲线呈现明显下滑，这也证实了在起跑加速段前程急剧加速后对运动员的影响十分明显。

为验证运动员起跑后过度加速对后程比赛造成的影响，选取国内外优秀短跑运动员60 m比赛时的成绩，与100 m 比赛前60 m的成绩对比，分析高水平运动员是否在起跑后便会急剧加速[11-12]。

由表8可以看出，当运动员进行60 m比赛时，绝大部分运动员的成绩优于其100 m 全程测试时的前60 m的成绩。可以推断当运动员进行100 m比赛时会为100 m 后程保留体力，保证竞技水平的发挥，而且可以看出在女子运动员中这种现象表现得更为明显，主要与女子运动员的身体构造和生理机能有关。从运动生理学角度来说，这主要是因为起跑后过度加速会加速人体内的能量代谢，使体内代谢物、特别是乳酸急剧增多[13]，并且使体内原本能够维持6～8 s消耗的ATP在更短的时间和距离内消耗殆尽，并且由于时间短体内未能产生乳酸盐，不能及时发挥缓冲系统的平衡作用，无法立即完成神经与肌肉交界处的物质交换，形成短暂的代谢疲劳，因而当达到最大速度时，机体不能及时恢复，最终速度无法维持，只能下降[14]。

表8 国内外顶尖运动员60 m和100 m 全程前60 m成绩对照

通过国内外不同水平短跑运动员100 m 速度节奏分析，建议对于国内一、二级运动员应训练运动员控制速度的能力，减缓起跑后前20 m段的加速强度，延长运动员的加速距离。在维持最大速度阶段，应提高运动员在98% Vmax强度下的速度耐力，延长运动员维持高速跑动的距离，从而也可以减少降速距离，提高运动成绩。在降速阶段，应训练运动员100 m后程的肌肉放松能力，使能源物质得到合理利用，维持较好的速度节奏，延缓降速幅度，保证技术动作的良好发挥。对于国内优秀短跑运动员而言，在向“高速平稳单峰式”速度曲线靠拢的同时，应提高自身的绝对速度，才能使运动成绩有明显的提高。

4 结论

1)国内一、二级水平短跑运动员，前20 m加速强度较大，速度增长明显，但在达到最大速度后维持高速跑动的距离短，后程降速明显；男子、女子运动员均存在这样的特点。

2)国内一、二级水平短跑运动员保持高速跑动的距离对100 m成绩呈显著的负相关(P<0.01)，说明运动员维持良好的加速节奏，延长高速跑动距离有助于获得更好的比赛成绩。女子运动员体现更为明显。

3)世界高水平短跑运动员的速度节奏向“高速平稳单峰式”速度变化曲线靠拢，呈现出起跑后控制加速强度，推迟最大速度出现的位置，延长维持高速跑动的距离，减缓降速幅度的特点。

4)“高速平稳单峰式”速度节奏能够更合理地运用身体的能量，避免前期过度加速导致神经系统紧张疲劳，保证技术动作流畅稳定地发挥。