2017年全运会女子20 km竞走前8名运动员冲刺技术的比较研究

2020-09-07郭章杰章碧玉李厚林苑廷刚

河北体育学院学报 2020年5期

郭章杰，章碧玉，李厚林，苑廷刚

(1.安庆医药高等专科学校，安徽安庆 246052；2.北京体育大学，北京 100084；3.首都体育学院，北京 100191；4.国家体育总局体育科学研究所，北京 100061)

在2004—2012年三届奥运会上，我国无人获得女子20 km竞走的金牌。随着“请进来、走出去”政策的实施，以前“小步快频”的竞走技术风格有所改变，成绩得到提高。近几年北京、伦敦田径世锦赛和里约奥运会的夺冠，标志着我国女子20 km竞走运动的水平开始回归巅峰。目前，国内几位女子竞走运动员处于世界一流水平，但是整体成绩差距较大，在国际大赛中未形成集团优势，还有提高空间。全运会比赛是国内最高水平的比赛，其中不乏世锦赛冠亚军、奥运会奖牌获得者，能够代表目前我国女子20 km竞走的最高水平。本研究分析2017年全运会女子20 km竞走前8名运动员的技术，并通过对比研究来发现技术优缺点，旨在提高我国女子竞走运动员的整体水平，更好备战东京奥运会；同时也为我国青少年女子竞走的技术训练提供理论参考。

1 研究对象和研究方法

1.1 研究对象

选取2017年全运会女子20 km竞走前8名运动员为研究对象，基本情况见表1。

表1 研究对象基本情况一览表

1.2 研究方法

1.2.1 生物力学测量法

(1)赛前场地布置。女子20 km竞走比赛在天津市南开区水上公园东路举行，一圈1 km。于比赛前夜布置场地，在比赛路线设置4个拍摄点，尽可能地拍摄全部运动员的比赛录像，并确保拍摄距离达到拍摄要求。根据运动员一个复步长，在拍摄范围内标定2.5 m长的标尺，在两端标出。因为运动员在比赛过程中的运动路线不同，为减少测量误差，将标记沿比赛公路横向延长到公路两边，同一端两标志间隔50 cm，从而方便后期的录像解析，确保解析数据的准确性。

(2)平面定点拍摄。使用CASIO-EX-FH 25高速摄像机分别架在4个不同的拍摄点(图1)，一人一台摄像机，定点定焦拍摄运动员比赛。比赛数据是2号机位拍摄的，机高约1.2 m，拍摄率120 P/s，曝光时间1/1 000 s，拍摄距离约9 m，主光轴垂直于运动路线。比赛时间为2017年9月3日上午8：30—9:30，气温22 ℃，湿度69%，天气多云，适宜比赛和拍摄。

图1 比赛现场拍摄示意图

(3)影片解析。选取运动员比赛中一个复步视频来解析，应用APAS 运动分析系统进行定量处理，使用的是松井秀治人体惯性参数模型，选19个关节点进行解析，用低通数字滤波法进行平滑，平滑系数为7 Hz[1-2]。影片解析由同一人在完整的一段时间内完成，减少解析误差。

1.2.2 专家访谈法

就技术分析问题，访问了竞走教练员、国家级裁判员和跟队科研人员。

1.2.3 数理统计法

使用Excel2010统计运动学数据，并分类；应用SPSS20.0来做均数、标准差以及相关性分析。

1.2.4 对比分析法

以奥运冠军刘虹在2016年全国竞走大奖赛暨奥运会选拔赛中的冲刺阶段技术为对比，(当时刘虹的成绩是1:25:56)，比赛视频由课题组人员使用同一摄像机拍摄获得，具有可对比性。

1.3 分析阶段的选取

现场拍摄发现，在最后一圈冲刺阶段，运动员移动速度较快，竞走风格特点最为明显，较易于发现技术上的优缺点，故选取第20圈冲刺阶段来分析前8名运动员的技术。

1.4 技术动作阶段的划分

根据竞走技术的运动时相，一个复步包括左单步和右单步；一个单步由前支撑阶段、转换阶段、后支撑阶段和腾空阶段组成(图2)[1]。后支撑阶段也称为蹬伸阶段。

图2 竞走一个单步技术阶段

2 结果与分析

2.1 竞走时间特征分析

2.1.1 单步时间、步频特征分析

2.1.1.1 单步时间

运动员的身体形态和训练方式不同，两单步时间和步长会有差异。如表2所示，6名选手两单步时间存在不同，毛艳雪、马怡鸣两单步时间相差最多，达到0.017 s；李蕾蕾和肖香华的左右单步时间相同。

表2 各技术阶段时间及步频一览表

8人复步时间均值为0.592±0.022 s，杨家玉、切阳什姐两人复步时间最短，都是0.559 s，低于平均值；毛艳雪复步时间是0.617 s，时间最长。

从冲刺阶段时间看，杨家玉、切阳什姐两人的时间最短，分别是4 min12 s、4 min16 s,而毛艳雪的是5 min5 s。说明杨家玉、切阳什姐冲刺加速能力优于其他选手，毛艳雪的冲刺能力需要加强。冲刺能力很关键，杨家玉、切阳什姐整个比赛过程一直处于第1集团，杨家玉紧跟切阳什姐处于第2位，直到最后500 m左右超越并拉开距离，最终成绩只相差4 s。

2.1.1.2 步频

单步步频是由单步时间决定的，单步时间短，步频就快。如表2所示，8人步频的平均值为3.382±0.127步/s ，杨家玉、切阳什姐的步频分别是3.579步/s和3.578步/s，明显高于均值，另外6名选手的步频低于均值。刘虹在冲刺阶段的步频达到3.690步/s[2]，吕秀芝打破亚洲纪录时的步频是3.567步/s[3]。对步频而言，应该是在保证一定步长的前提下越快越好。“快频小步”的竞走风格已不再适应现在国际竞走比赛；我国女子竞走运动员比传统比赛步频(3.583步/s)[4]有所降低，但是还要控制好冲刺阶段的步频，避免为提高冲刺速度而提高步频，造成明显腾空被罚下。

2.1.2 竞走技术时相特征分析

2.1.2.1 技术结构特征

从大腿重叠到垂直的转换阶段时间不同，运动员的技术动作结构也不同。如表2所示，切阳什姐、李蕾蕾、肖香华3人先是全脚着地后再大腿重叠；毛艳秋、马怡鸣2人先是大腿重叠后再全脚着地；杨家玉、毛艳雪、王应柳3人左右腿着地和大腿重叠先后顺序不同。据李厚林等人的研究，在转换阶段世界优秀竞走运动员的大腿重叠、全脚着地和垂直支撑几乎是同时的[1]，有利于减少前支撑与转换阶段的动量损耗。在冲刺时两腿的转换阶段中各时相顺序不同，说明她们此阶段的技术动作结构不稳定，需改进。

2.1.2.2 腾空时间特征

腾空时间是指蹬地脚蹬离地面到另一脚着地的腾空阶段的时间，它是裁判员通过肉眼近距离判断运动员是否腾空犯规的重要依据之一。国内专家根据裁判员的判罚分为3个时限：0.042 s以下作为合理腾空时限，0.042—0.07 s为模糊腾空时限，0.07 s以上为犯规腾空时限[2]。

表2显示，李蕾蕾、肖香华、毛艳雪3人腾空时间在合理腾空时限，其他5人腾空时间都在模糊腾空时限内。8人右腿蹬地腾空时间均值为0.043±0.011 s，左腿蹬地腾空时间均值为 0.041±0.014 s，表明在冲刺时8人对腾空时间整体控制较好。

从表3的腾空时间百分比看，8人的平均值为14.0%，而杨家玉、切阳什姐的分别是19.4%、16.4%，大于均值，但是，切阳什姐左右腿腾空时间百分比相差3.6个百分点，容易增加视觉腾空差异。李蕾蕾、毛艳雪两人的腾空时间百分比过小。腾空阶段在一个单步中的比例高，能够增大腾空距离，从而增加单步步长；前提要把腾空时间控制在有效的腾空时限内，合理安排腾空时间在单步时段内的比例。

表3 技术阶段时间百分比一览表 %

2.1.2.3 支撑阶段时间特征

由表3可见，一个单步中前支撑阶段、转换阶段、后支撑阶段和腾空阶段的百分比均值分别是19.4%、9.6%、57.0%和14.0%；支撑阶段占86.0%，其中后支撑阶段所占比例最大。前支撑阶段和转换阶段组成缓冲阶段，杨家玉、切阳什姐、王应柳3人着地后缓冲时间百分比低于均值，缓冲时间短，速度的损失就少。

综观8人各阶段的时间百分比，肖香华两腿的各个时间阶段及时间百分比一致，说明她左右腿均衡用力，技术结构稳定；杨家玉、切阳什姐2人右腿阶段的时间百分比特征相似，但是左右腿不均衡；其他6人的各阶段时间百分比各有特点。

2.2 竞走线性指标特征分析

2.2.1 头顶点起伏与重心起伏距离分析

头顶起伏距离是裁判员远处“预判”运动员“腾空”犯规的主要依据，运动员头顶点垂直位移过大，就可能被判罚。随着近些年女子20 km比赛成绩不断刷新，运动员(特别是高速冲刺阶段)的头顶起伏距离加大，研究发现，世界优秀竞走运动员的头顶起伏距离在5—8 cm[5]。

8人的头顶起伏距离平均值为7.3±0.9 cm，处在合理范围内。毛艳雪、肖香华的分别是8.6 cm和8.8 cm，杨家玉、切阳什姐2人头顶上下起伏控制得较好，腾空时间百分比大，获得较长的腾空距离，实效性好。

经分析，头顶点起伏距离与重心起伏距离两者没有相关性，说明头顶点起伏距离大，并不代表重心上下起伏就大。头顶点起伏距离小，重心起伏距离也可能大。

2.2.2 步长及重心速度分析

步长是竞走技术中的重要指标，影响到重心的移动速度。步长与步频的乘积决定了竞走的运动速度，两者要合理组合才能达到最大速度。表4显示，8名选手的步长有较大差异，杨家玉和切阳什姐的步长较长，但是仍小于奥运冠军刘虹在冲刺阶段的步长1.21 m[2]；毛艳雪和李蕾蕾的步长较短。杨家玉、切阳什姐、李蕾蕾、毛艳雪、王应柳和毛艳秋6人的左着—右着的步长长，肖香华和马怡鸣2人右着—左着的步长长，左右步长不平衡，说明她们左右腿蹬伸力量不均衡。

表4 起伏距离、步长等指标一览表

8人的步长平均值为1.12±0.05 m，步长都大于1 m，说明我国女子竞走运动员的步长有所增加，“小步”的技术风格有所改变。

步长的长短与运动员的竞走技术、髋关节的灵活性、摆动腿的摆动幅度、支撑腿的蹬地等因素有关，更大程度上取决于身体的高度及腿长。8人步长/身高的比值为0.68±0.03 m，符合世界优秀运动员标准[4]，杨家玉的比值最大，切阳什姐和毛艳秋的比值较大，毛艳雪和马怡鸣的比值较小。说明杨家玉在现有的身高基础上最大化地增加了步长，毛艳雪和马怡鸣要通过以后的训练改进。

重心速度的分析，8人的速度均值是3.80±0.31 m/s，超过4 m/s的只有3人；而奥运冠军刘虹在冲刺阶段的重心速度达到4.47 m/s[2]，相比而言，8人的重心移动速度整体偏低，这与步长偏小有一定关系，要根据个人的体能状况合理组合步长和步频，提升重心速度。

2.2.3 前后摆距离与腾空距离分析

后摆距离指摆动腿离地时脚尖和重心的水平距离[2]，腾空距离指重心在摆动腿离地和支撑腿着地时两时刻的水平距离，前摆距离指支撑腿着地时刻重心和着地点的水平距离，三者之和决定了一个单步步长的长短。表5显示，8人右脚离地—左脚着地的后摆距离、腾空距离、前摆距离均值分别是0.42±0.01 m、0.16±0.05 m、0.28±0.02 m，左脚离地—右脚着地3个距离均值分别是0.44±0.02 m、0.15±0.06 m、0.28±0.02 m，左右各项总和之差很小，与前面研究的左右单步长结果相一致。前摆距离和腾空距离均值相差不大，主要差距在于后摆距离；左脚蹬地的后摆距离稍大于右脚蹬地，说明左腿蹬地力量大于右腿，与前面研究结果相同。后摆距离和腾空距离受蹬地腿的蹬地发力大小和方向影响很大，以适当的蹬地角，加大蹬地力量，才能增大步长。

表5摆动、腾空距离指标一览表

在腾空距离上，8人腾空距离均值为0.16±0.05 m，明显低于刘虹冲刺阶段的腾空距离0.24 m[2]；杨家玉、切阳什姐、毛艳秋3人的腾空距离大于其他选手，这与她们的腾空时间百分比较大有关，腾空时间百分比与腾空距离两者显著性相关(r=0.995，p<0.01)。从步长指标看，杨家玉、切阳什姐和毛艳秋3人的步长比其他5人长；相关性分析，步长与腾空距离两者显著性相关(r=0.932，p<0.01)，说明腾空距离更能决定步长的长短，与敬艳等人的研究结论相符合[2]。

2.3 竞走角度指标特征分析

2.3.1 膝关节角度分析

竞走比赛中，膝关节是否伸直是裁判员近距离判罚犯规的重要指标。竞走规则规定“前腿从着地瞬间到垂直支撑阶段必须伸直”[6,7]；专家依据生理解剖结构因素和人眼视觉效应，认为人体膝关节只要大于175°便是伸直的[8]。表6显示，8人着地—垂直阶段两膝关节都大于175° ，符合支撑腿着地的要求。李蕾蕾、马怡鸣两脚着地时，膝关节角度稍小，要引起重视；杨家玉、切阳什姐表现出色，在支撑腿着地前两膝关节角度大于180° ，腿部看起来充分舒展；毛艳秋两腿膝角度相差近9° ，说明她两腿摆动不均衡，会影响动作结构的稳定性。

表6 膝关节角度指标一览表

在垂直支撑时，所有选手膝关节角度都在180°以上，可以看到腿部有明显的“反弓”特征，“反弓”可以满足裁判的视觉好感，还可以推动髋部前移，加快身体重心的积极前移。俄罗斯优秀运动员反弓角度达到195°以上[8.9]，8名选手中只有4人次膝关节角大于190°，膝关节角的均值小于190°。我国女子竞走运动员需要加大反弓角度，更好地加快重心前移。

有关研究认为：离地时膝角要保持在160°以上[10]；若是膝角小，摆动腿的摆动半径就会小，会出现“后撩小腿”现象，容易被判罚犯规。杨家玉、肖香华和毛艳秋3人的膝角大于160°，其他运动员小于160°，要加以改进，增大摆动腿的摆动半径。

着地—垂直支撑膝关节伸直的时间要达到人眼睛成像的时限要求，才能让裁判员有直腿的动作表象[11]。有资料表明，膝关节角度超过180°的时间应大于0.07 s[12]。从表6来看，除了李蕾蕾、王应柳外，其他运动员都达到0.07 s。另有研究认为：两膝关节伸直的动作时间都大于0.16 s，更能说明膝关节伸直的动作表象[2]。8人右、左膝关节的伸直时间都超过了0.16 s，说明她们屈膝控制得较好。

2.3.2 踝关节角度分析

如表7所示，着地时8人的踝角控制在100°左右，没有超过110°，说明她们在冲刺阶段适当地勾脚尖了。但是踝角也不能小于90°，过小会影响到重心快速移动，所以踝角要保持在90—100°的适当范围内，8人要适当控制着地踝角，特别是切阳什姐要适当减小着地时刻的踝角。

表7 踝关节角度指标一览表 (°)

离地时踝关节角度大小反映了踝关节蹬伸效果的好坏，国内外优秀运动员离地踝角一般都大于120°[12]。8人的离地踝角都超过了120°，说明她们的踝关节在离地瞬间能够蹬伸发力。因为膝关节必须是伸直的，竞走速度的增量主要来自于踝关节跖屈蹬地[13,14]。所以，踝关节角度蹬伸幅度大，产生的后蹬力就大，人体重心移动速度就快。

8人的右、左蹬伸幅度均值分别为28.10±5.44°、28.73±4.24°，整体看左右蹬伸幅度是平衡的，但从运动员个体来看，左右蹬伸幅度还有差异。有关资料表明，世界优秀竞走运动员的蹬伸幅度在30°以上[8]，相比较而言，这8人还需要加强踝关节的柔韧性、灵活性和力量训练。切阳什姐两蹬伸幅度最小，要适当减小着地踝角，增加蹬伸幅度；杨家玉左踝蹬伸幅度最大为33.78°，右踝是25.28°，两踝蹬伸不平衡，需改进。

2.3.3 着地角和蹬地角分析

着地角指支撑腿着地时，支撑点和身体重心连线与水平地面的后夹角。着地角度要适当，过大，会减小前摆距离；过小，可以增大前摆距离，但是会影响重心水平速度，积极向前的冲量受损，移动速度降低[2]。8人右、左腿均值为69.91±1.69°、71.79±2.75°，整体在70°左右。

蹬地角指离地时，脚尖和身体重心连线与水平地面的夹角。蹬地角过小会降低身体重心，对步频也产生不利影响；蹬地角过大，会增加向上的支撑反作用力，头顶起伏距离容易加大，会被判腾空犯规，同时身体的向前性也会受损[15]。有研究表明，竞走的一项重要技术特征是着地角要大于蹬地角[15]，国际优秀竞走运动员的着地角、蹬地角分别约为70±2°、62±3°。8人蹬地角的均值是61.49±1.03°，小于着地角的均值70.85±1.78°，在这一点上，她们与国际优秀选手没差异。

左蹬地角与左步长之间显著负相关(r=-0.862，p<0.01)，适当减小蹬地角可以加大步长。这与前面分析的步长距离相符合，左腿蹬地力量大，左单步要长一些。

2.3.4 两大腿最大夹角分析

两大腿夹角指的是两侧髋膝关节连线之间的夹角[15]，它的大小制约运动员的步幅、步长和步频，反映了运动员髋关节的灵活性。两大腿最大夹角与单步长显著正相关(r=0.824，p<0.05)。表8中的两大腿最大夹角是充分蹬离地面后，摆动腿着地前两大腿之间的最大夹角。奥运冠军刘虹在冲刺阶段的两大腿夹角是73.3°，该8名运动员右、左腿蹬地后的两大腿最大夹角均值分别是68.71±2.62°、71.46±4.24°，相对偏小；并且左腿蹬地的角度大于右腿，左单步长要大于右单步。杨家玉、切阳什姐和毛艳秋3人大腿夹角大，步长也就更长。