优秀短跑运动员苏炳添的技术优化训练研究

2019-03-04王国杰苏炳添章碧玉彭秋艳邹吉玲

成都体育学院学报 2019年6期

王国杰，苏炳添，2，章碧玉，彭秋艳，邹吉玲

自苏炳添2018年室内赛3次打破男子60 m亚洲记录(6.47 s/6.43 s/6.42 s)至室外赛2次追平男子100 m亚洲记录(9.91 s)以来，其近阶段训练(专项技术、体能训练和训练安排)相比以往的差异一度成为学术界乃至社会媒体的关注点。因此本研究在前人对苏炳添竞技能力研究基础之上[1-4]，立足于实践，进一步对其技术能力训练进行研究，揭示当前技术训练取得成效的内在原因，探讨专项技术优化对运动表现的影响，为高水平短跑运动员技术训练提供新的思路。

1 研究内容与方法

1.1 研究内容

以苏炳添为研究对象(表1)，以其2017年6月训练局训练、9月全运会比赛和2018年5月深圳训练以及2017年～2018年部分比赛全程技术节奏参数为研究内容。

1.2 研究方法

1.2.1 跟踪调研法

利用为短跑项目进行科技服务的机会，深入运动队对苏炳添专项技术训练以及体能训练进行跟踪，采集相关技术参数，为本文撰写提供原始数据支撑。

1.2.2 二维录像解析法

(1)录像拍摄与解析。

采用Casio EX-FH20，拍摄频率210 Hz，快门速度1/1000 s，拍摄范围5 m，拍摄距离15 m，摄像机主光轴垂直于跑进方向，保证不同训练条件下相同拍摄设置；利用Ariel 2016 Standard Edition对视频录像进行解析，利用16个关节点，计算人体质心，采用14 Hz的数字滤波对原始数据进行平滑，并获取研究所需数据。

(2)部分技术参数定义。

躯干角：矢状面髋与耳屏点连线与水平面夹角；

大腿角：矢状面膝、髋关节连线与水平线夹角；

步频：1/(支撑时间+腾空时间)；

着地瞬间着地点与身体质心间距：着地瞬间脚尖与身体重心投影点之间间距；

着地瞬间踝关节速度：着地瞬间着地脚踝关节后扒水平速度；

摆动腿折叠前摆角速度：摆动腿膝、髋连线，相对于垂线的角速度，以蹬离地面瞬间至摆动腿最大前摆时止；

着地瞬间摆动腿角速度：着地瞬间摆动腿膝、髋连线相对于垂线的加速度；

摆动腿着地后蹬地角速度：摆动腿着地至离地瞬间摆动腿着地后蹬地角速度；

表1 苏炳添身体形态信息Table1 Su Bingtian's body shape information

2 结果分析

2.1 延长抵足板至起跑线距离，优化起跑技术，改善起跑表现

起跑的目的在于使运动员迅速脱离静止状态和形成良好的加速姿态，因此起跑环节技术好坏会对起跑蹬伸效果和起跑反应时产生影响，虽然有研究指出起跑反应时仅占全程用时的5%[5-6]，并且起跑占优的运动员并不一定能够取得优异的成绩，但是不可否认优异的起跑，对差之毫厘就能决定比赛胜负的100 m而言是弥足珍贵的。通过比赛数据分析发现，苏炳添2017年之前3场世界大型比赛中起跑反应时平均为0.180 s(伦敦世锦赛0.224 s，北京世锦赛0.175 s，里约奥运会0.140 s)，2017年之后3场比赛的起跑反应时平均为0.158 s(马德里挑战赛0.138 s，上海钻石联赛0.150 s，尤金钻石联赛0.186 s)，对比发现2017年之后的3场比赛中平均起跑反应时优于之前的比赛，说明2017年以来的起跑训练取得了一定成效。

通过对苏炳添2017年前后在训练状态下的起跑技术比较分析发现，苏炳添起跑调整主要体现在：保持了相同的起跑线至前后抵足板距离之比(67%)，但起跑器前、后抵足板距离起跑线距离分别向后移动0.05 m和0.07 m；预备姿态前、后腿髋、膝角均有所增加，前后髋角增量分别为12.8°和22°，前后膝角增量分别为30.3°和17.2°，使躯干与下肢相对位置更舒展一些，减小了臀肌和腘绳肌等后群肌的拉伸幅度，减缓了股直肌和髂腰肌等前群屈髋肌群的紧张度[6-11]，更好的利用肌肉牵张反射和肌肉适宜收缩初长度，使下肢关节处于最佳用力角度[11]，加快起跑蹬离速度。

虽然良好的准备姿态为加快起跑速度奠定了前提条件，但也需要躯干以及下肢的蹬摆配合才能达到最佳效果，表现为较小的躯干前倾角和蹬离瞬间适宜的支撑腿膝关节角[7]。通过起跑姿态的调整，苏炳添在预备姿态和蹬离瞬间躯干角相比以往有所增加，增量分别为1.2°和4.6°，离地瞬间膝角增加1°；虽然躯干和膝关节角度加大会减小水平分力，加大垂直分力，但是这种调整并未引起蹬离瞬间水平速度的衰减，反而相比2017年之前的蹬离速度提高了0.592 m/s。增加的垂直分力使起跑腾空时间延长0.013 s、起跑步长增加0.07 m，对运动表现有提升作用。苏炳添在起跑支撑时间缩短(减小0.172 s)以及膝关节蹬伸幅度变化不大的条件下，加快了蹬离速度，并提高了步频(增加1.54 Hz)，说明伸髋、伸膝、趾屈爆发用力能力提升，功率输出增加。起跑后，第1步蹬离瞬间水平速度为6.6 m/s，相比2017年之前有了较大的提高，增幅为1.88 m/s，速度的增加主要以步长(增加0.10 m)和步频(增加0.17 Hz)的同时增加为主要特点，而时间节奏上则是延长了支撑时间(减小0.019 s)，缩减了腾空时间(减小0.028 s)，主要是通过延长支撑时间获得更大的冲量产生更快的加速度。所以从技术细节上优化起跑技术，改善起跑表现是苏炳添当前取得成绩突破的一个着手点之一。

2.2 利用不同距离阻力跑后的后激活增强效应，提高起跑后加速段步长，提高加速效果

目前有研究认为[12-14]起跑后急促的加速(通常指步频急剧增加，而步长增加幅度较小)会对后续的速度保持阶段产生影响，体现在：速度衰减时机早、衰减幅度大、步频下降快和步长增大等方面。苏炳添在起跑加速阶段也存在类似的问题，因此在当前的训练中，其教练员多强调在加大动作幅度的前提下提高步频。在日常训练中采用1080 Sprint阻力和助力训练系统，以保持起动加速阶段步频的基础之上，加大每个单步的步长为技术要求，进行不同距离和不同阻力交替的加速训练来提高起动加速阶段的技术能力、稳定起动加速技术。

苏炳添在日常训练中采用15 kg(21.4% BW，body weight)×10 m×2次、12 kg(17.1% BW)×20 m×2次和7 kg(10.0% BW)×30 m×2次的训练安排，完成上述负荷后间歇5 min进行起跑+20 m加速跑训练，测得起跑后加速10 m的平均时间为1.77 s，与其在2017年上海钻石联赛(1.743 s)和伦敦世锦赛(1.880 s)中前10 m用时较为接近，所以苏炳添在保持步频的前提下，更加注重增大起跑加速后前7～8步的步长，是对起跑加速节奏的一种调整，并达到较好的训练效果。通过阻力跑训练发现：在阻力加速跑中，随着阻力负荷的减小，前8步步长和总步长逐渐变大，最终在无阻力情况下达到理想步长，前8步步长超过基于下肢长度的预测步长值和2017年全运会比赛中的步长值，差值分别为0.332 m和0.96 m。出现此种情况的原因可归结为：机体在多次大负荷及次最大负荷下的后激活增强效应(post-pctivation potentiation，PAP)[15]。机体在大阻力负荷下会发放更多的神经冲动、动员更多的肌纤维来产生强有力的收缩力来克服阻力，并且负荷后该种现象会出现不同时间长度的“最佳效应期”，该时期内肌肉的收缩效果通常优于负重干预训练前。PAP后的增益效应幅度取决于与专项技术力学相似程度[6-16]。Whelan[16]研究发现短距离冲刺跑成绩(0-5m-10m)在承受25%～30%BW)负荷后，间歇2、4、6、8和10 min后得到提高；Winwood[17]采用75%、150% BW抗阻力跑干预后，对4、8和12 min后加速跑表现进行测量，发现15 m后的冲刺时间提高了0.02 s(P＜0.05)。而此类研究多以冲刺跑时间作为评价标准，不考虑步长的变化，但是苏炳添在阻力跑和随后的加速跑中，更加强调在保持步长或者加大步长的前提下，不损失速度作为评价训练效果的参照。由此可见：结合1080 sprint系统进行的变化阻力和负荷距离的加速跑训练，能够在加大起跑前7～8步步长的前提下，稳定和提高苏炳添前10 m加速跑速度，使加速效果提高。

2.3 不同训练手段结合，优化最大速度阶段技术

2.3.1 优化最大速度阶段技术的主要训练方法

2018年钻石联赛尤金站比赛之后，苏炳添的训练主要以稳定途中跑阶段前蹬技术、加大前摆下压阶段动作幅度，并保持相应的动作速率为主要任务。采用的手段有：(1)改进跑的技术：负重跑条件下跑的辅助性练习(主要采用Exogen贴片式负重方法)，训练内容有Ankling、Fast leg、Alternate Fast leg、Straight leg bounce和B run，针对性的发展跑动过程中下压着地、团腿折叠、下压“鞭打”和左右侧高速交换的协调能力，以次来募集更多的臀肌参与下压动作，并加大下压阶段的动作幅度。(2)发展弹性跑的能力：采用固定间距小栏架，距离由近及远分别为2.0 m(6个)—2.1 m(6个)—2.2 m(6个)，将前序练习中的动作要求在小栏架练习中展现出来，由于跑动速度相对较慢，可以在高重心的前提下，达到所有技术要求。最为重要的是在着地至垂直支撑时获得更多的垂直推动力，以获得较好的抛射角度，进而在前程加速已经获得的水平速度基础之上，保持向前的动能。(3)助力训练：指在有一定助力的前提下，非主动用力而达到次极限速度(85%～95%最大速度)[18]，目的在于使机体逐渐适应高速下的协调用力能力，如：完成下压“鞭打”着地后，以腘绳肌、臀大肌为主的伸髋肌群与股直肌、髂腰肌和阔筋膜张肌为主的屈髋群肌的协同收缩，高重心、高速跑时的全身协调用力，并利用下压着地时的刚性支撑[19-20]来获得更好的反弹力。(4)行进间跑：发展最大速度能力。(5)超速跑：发展高速下的神经肌肉控制能力，建立新的神经肌肉适应，打破速度障碍。

2.3.2 不同训练手段下最大速度阶段技术特点

通过比较苏炳添在不同训练手段时技术参数与优秀运动员的异同，可以对不同训练手段的针对性进行评价。主要从超速训练、助力训练、小栏架固定间距跑、行进间跑四个方面进行比较(表2)。

(1)超速训练。

超速训练是采用高出运动员最大速度能力的速度训练负荷进行速度训练。在超速跑训练中苏炳添单步步长和步频分别为2.31 m和4.88 Hz，步频与30 m行进间跑相同，并且超过世界优秀运动员4.76 Hz的平均水平，虽然步长高出30 m行进间跑0.09 m，但是与世界优秀运动员相比还存在0.33 m的差距；着地瞬间着地点靠近身体质心投影点(0.336 m)，制动力小，且着地瞬间摆动腿“绞剪”速度快，摆动腿膝关节位于支撑腿膝关节之前(-0.12 m)。支撑时间缩短，但腾空时间有所延长。着地“鞭打”下压效果最佳，踝关节“扒地”速度高达9.15 m/s，前蹬技术训练效果好。并且着地瞬间躯干正直，无屈髋现象。离地瞬间蹬地幅度适宜，无过度蹬伸倾向。

(2)助力训练。

助力训练与超速训练不同，更加强调结束助力牵引后自身的主动用力。助力跑中苏炳添步频达到最大值5.13 Hz，步长高出30 m行进间跑0.04 m，但仍旧与世界优秀选手存在较大的差距；着地点更接近身体质心投影点(0.312 m)，“扒地”动作以及“绞剪”更加积极；支撑时间相对稳定，腾空时间缩短；着地瞬间“扒地”速度适宜，躯干正直；离地瞬间髋关节伸展幅度适宜(159.66°)，前摆幅度合理(261.802°)；前摆、下压和蹬伸的角速度均超过理想值，分别为546.037°/s、960.478°/s和546.037°/s。

(3)小栏架固定间距跑。

小栏架间距跑是用来控制步长和稳定跑动技术节奏的一种方法。比较后发现2.10 m间距小栏架训练后，苏炳添支撑、腾空时间均延长，达到几种训练手段的最大值，分别为0.096 s和0.128 s，步频也随之下降，为4.46 Hz；着地距离高出30 m行进间跑0.06 m，会增加制动力；髋关节伸展幅度偏小(164.08°)，前摆时屈髋幅度大(269.58°)。虽然小栏架跑训练中的技术参数均与理想的参数有一定的差距，但是在小栏架跑时腾空时间相对较长、腾空高度较理想，有足够的时间去完成摆动和下压着地准备阶段技术动作，提高着地前技术效果。

(4)行进间跑。

行进间跑是发展最大速度能力常用的方法。通过比较，苏炳添在行进间跑中步频为4.88 Hz，超过优秀运动员0.12 Hz，步长较小(2.22 m)；支撑、腾空时间合理，与世界优秀运动员处于同等水平；着地点靠近身体重心投影点，着地“回扒”速度快(9.094 m/s)，髋关节伸展(156.786°)、前摆幅度适宜(256.252°)；前摆、下压和蹬伸角速度分别为585.832°/s、900.386°/s和561.179°/s，均超过优秀运动员标准；离地瞬间膝关节伸展幅度适宜(149.761°)，折叠前摆过程中膝关节放松程度较其他练习手段好，更接近专项实际状况。

表2 苏炳添不同技术训练手段条件下技术参数比较Table 2 Su Bingtian's step parameter Index change in competition in 2017-2018

2.4 精细化全程呼吸节奏

本赛季苏炳添加强了呼吸节奏的训练，首先明确了节奏划分和不同分段的具体任务；其次，通过慢速下的鞭打下压“B skip”来进行全程节奏练习。如：起跑至30～35 m蹬伸加速(完成第1次换气)，35～45 m转换阶段，45～70 m强有力的“鞭打”下压(完成第2次换气)，70～95 m“弹性”下压跑(完成第3次换气)，95～100 m终点跑。这种呼吸节奏在以往训练或者是比赛中也同样存在，但意识不强，常常在比赛中由于“憋气”和体力下降等原因，在比赛后程出现头晕目眩的感觉，间接影响速度耐力，导致后程跑效果不佳[21]。因此，本赛季在分析比赛表现的基础之上，明确了节奏上的发展方向：第一，形成跑动中关键转换点进行呼吸调整的意识；第二，在达到最大速度之后，采用弹性跑。运动员在加速并达到最大速度阶段之后，人体处于动力和阻力平衡状态，通过主动用力再次进行加速难度极大，因为在高速跑动中，步态周期时间短，动作速度快，而人体肌肉向心收缩力量有随着动作速度的加快而减小的特性，所以人体通过下压着地和蹬伸所能获得力量就受到限制，此时所能做的只是最大限度的保持已经获得的水平速度，其技术的关键在于：首先，减小着地水平制动力；其次，维持身体平衡，尤其是骨盆相对正直且微后倾状态；第三，获得一定垂直推动力，防止因为重力作用下身体运动轨迹的过早下移。因此，采用弹性跑是防止速度衰减阶段速度下降过大，最大限度的节省体力的一种方式。因为其更多的是利用折叠前摆阶段，臀肌和腘绳肌预先拉长所储存的弹性势能在着地阶段的释放，加之本身的主动用力，会最大限度的提高用力效果[22-23]。

2.5 延缓终点跑“撞线”时机，减小终点跑前技术变化程度

运动员在接近终点时，体力下降较为明显，多会出现步长加大，步频下降和身体大幅度前倾以及骨盆前旋的问题，加大了摆动腿上抬的难度，缩短了着地加速距离，减弱前蹬效果；此外，为了维持身体平衡，支撑腿通常会过早的着地，使着地点远离身体重心投影点，加大着地制动力。一般运动员甚至在刚进入最后一个10 m分段时就开始出现此种情况，而优秀运动员出现此种情况的时机相对较晚[24]。鉴于此，保持终点前良好的身体姿态，延缓压线动作的时机也是苏炳添在训练中需要注意的细节。通过上海钻石联赛和马德里比赛终点前技术录像可见，马德里比赛终点压线动作出现的时机比上海钻石联赛晚1.5～2 m左右，有利于终点前速度的保持，所以整体效果较好。

2.6 提高平均步长，延长加速段距离，优化全程技术节奏

步长和步频指数是衡量全程技术节奏的重要指标，研究显示优秀运动员步长和步频指数应在1.24和8.28以上[25]。苏炳添马德里比赛全程总步数为47.75步，步长和步频指数分别为1.21和8.34，相比以往比赛而言，他能够在提高全程平均步长的前提下保持和加快步频，也说明近期在训练中强调“弹性用力”、重视“鞭打下压”、增强功率输出、加大着地前随势伸膝的幅度、强调刚性支撑[26]以及加大起跑前7步步长的训练对提高平均步长有促进作用。以目前苏炳添跑至9.91 s时全程步长步频指数1.21和8.34的数据来看，已经较为接近世界顶尖运动员，但是在步长方面还有细微的差距，这也是今后训练中需要继续强化和提高的。优秀短跑运动员Maurice Greene(9.79 s)[26]与苏炳添身体形态较为接近，上述2个指标分别为1.25和8.15，步频指数低于苏炳添0.19，但步长指数高出苏炳添0.04，成绩优于苏炳添0.12 s，所以较好的步长能力对取得优异成绩具有重要意义，然而步长能力不足是我国运动员普遍存在的问题，如何在自身高动作频率的基础之上加大步长是今后我们应着重解决的问题。

100 m以磷酸原系统供能为主，由于人体能量系统的限制，ATP-CP系统高效做功仅能持续6～7 s，因此在短时间内进行能量的合理分配，将有助于实现运动表现的最佳化。研究认为[12-14]中国运动员普遍存在前程加速过快、动作频率高和动作幅度偏小的特点，这种加速节奏在运动员达到最大速度后，会过早出现速度衰减的弊端。一方面是绝对速度和速度耐力发展方面的缺失，另一方面与速度节奏的分配不合理有关，这里的不合理与起跑加速后过早的过渡到途中跑有直接关系，蹬伸加速段过于急促、支撑时间过短，不能在短时间内积累和获得较大的冲量；此外，过早的抬起躯干，下肢过早失去小腿倾角，也是提前结束加速的主要体现。虽然苏炳添全程速度节奏相比国内其他运动员具有一定优势，但也同样存在加速阶段偏短的现象；鉴于此，在训练中也有特别的要求，即：适当的延长加速阶段的距离(30～35 m)，伴随着加速段的延长，速度衰减阶段在体力分配合理的前提下会相对短缩减，这里除了能量的合理分配外，也涉及到前后肌群肌肉能量的合理利用上，蹬伸加速阶段膝关节伸肌股四头肌做功幅度大，是加速的主要肌群；而最大速度阶段，臀大肌和腘绳肌等伸髋肌群动作幅度较大，是加速用力的主要肌群，因此在不同的阶段应将肌肉力量充分的应用，这也是实现能量合理分配的一个方面。