运动跑台应用研究综述①

陈子桐 王硕

(1.江苏农林职业技术学院 江苏句容 212400;2.河北体育学院 河北石家庄 065001)

随着自然环境及生活节奏的变化，运动跑台已成为健身锻炼和运动训练最主要的器材之一。人们对运动跑台的需求也逐年增加，发展变化极为迅速，功能也是越来越多。从1969年诞生了全球第一台心率训练运动跑台至今，发生了历史性的改变，把心率监测安装在运动跑台上是全世界的一大创举，运动时心率是人体最好的显示器，试训人员在使用跑台训练时可起到身体生理监控的作用，可为制订合理的训练计划提供依据，为此运动跑台在健身锻炼领域、运动训练领域得到广泛使用，但是随着训练的科学化及精细化，如何正确有效地使用运动跑台，是该设备备受关注的话题。

1 运动跑台的概念及原理

1.1 运动跑台的概念

伴随着体育研究的不断进展，运动跑台（Treadmill）已成为当今室内最重要的器材之一，配备相关仪器时可进行能量损耗测试、步态评估[1]及控制训练，是广泛应用于健身锻炼和运动训练领域的运动设备。

1.2 运动跑台的原理

目前，常见运动跑台有主动运动模式的有源（电机驱动模式）跑台和被动运动模式的无源（非电机驱动模式）跑台[2]。

图1 电动运动跑台运动模式曲线

1.2.1 电动常规运动跑台原理

1965年诞生了全球第一台马达带动跑带运转的健身器材，其运动模式是主控电机线性加速并达到一定的稳定的速度，然后再线性减速至静止，运动模式曲线如图1所示。

电动运动跑台由传送带的原理改编而成，移动速度是电机控制的，跑步者必须调整跑速来顺应跑台的速度。从图1可以看出，电动运动跑台加速、减速及最高速度区间都处于直线状态，在使用运动跑台时人体跑动速度保持恒定。

1.2.2 无动力跑台原理

无动力跑台没有电机驱动，完全依靠练习者自身蹬伸动作模式，基本不会改变练习者移动过程中走、跑时的运动生物力学特征。

2 运动跑台的应用

2.1 运动跑台在健身锻炼领域应用现状与分析

走、跑运动是人类的一种本能，由于环境、生活方式等因素的影响，户外走、跑变得越来越困难。运动跑台占地面积小、操作简单，已经成为最常见的室内训练器材。但是由于机身构造、人机接触面及场地走、跑步动作模式差异，不同学者进行了针对性的研究并阐述相应的观点。比如，在动作模式方面，电动运动跑台上行走比平地行走稳定性差，膝关节转角波动范围会达到平地上行走的2～3倍以上[3]。人体的颈部动力学受步态周期性的影响，梁昊等学者根据运动跑台不同坡度人体颈部力学参数辨识结果进行柔性空间的动力学响应建模[4]，颈椎异常的健身爱好者可根据此寻求适合自己的坡度进行锻炼，避免加剧颈部不适问题。学者严明提出了一种基于跑台健身的有效性量化评价指标及运动强度自适应控制方法，通过训练中对跑者心率的实时监控与反馈，控制运动强度，促进了运动的安全性和有效性[5]，由于跑台环境易受控制，通过功能性电刺激与跑台训练相结合，可有效改善脑卒中偏瘫患者步行功能、平衡功能[6]，电动跑台可在康复领域得到很好的应用。

电动常规跑台在国内外家庭、健身房随处可见，在多数国家都比较受欢迎。人在电动运动跑台走、跑相较平地没有蹬伸的动作，减少运动强度提高运动量，对于使用者的心肺功能、肌肉耐力及脂肪燃烧效果极佳。尽管传统电动运动跑台存在运动过程动作模式差异缺陷等问题，但由于其可设定速度、坡度，运动强度可控制，为健身锻炼提供了便捷的手段。目前广泛应用于大众健身、运动康复领域，为健身锻炼及运动康复提供相应的辅助训练。

2.2 运动跑台在运动训练领域应用现状与分析

运动训练具有周期性特征，专业运动员的训练年度周期中的可持续性尤为重要，运动跑台不受外界环境影响，可提供便利的训练条件，因此在竞技训练领域广泛得以应用。但全球范围内一些学者对于运动员采用运动跑台进行身体训练的态度并不一致。有学者提出通过电动跑台的训练是否对运动员跑动技术产生负面效果的问题。还有学者认为，由于电动运动跑台先启动后预设速度，跑者需要以相应的速度跟随运动，这与运动比赛中的“自选速度”或与比赛中所表现出主动的“同样用力程度”运动模式有所差异[7]。在能量消耗方面，在同速度等级条件下，皮划艇男子运动员的场地跑要高于跑步机跑，而女子运动员则相反[8]，基于此可为训练提供相应的参考。然而，科技不断发展进步，运动跑台逐渐升级。无动力跑台可使运动员在室内产生最大冲刺速度的训练，以更接近比赛的主动模式，通过无氧能力评测发现，其训练效果优于传统的电动跑台和功率自行车[9]。而Bailey.J等学者在报告中指出，在运动跑台上相较比场地训练，步长更以线性的方式增加[10]，但是研究发现主动模式下步长会更大，步频更低，足跟处的压力更小，而耗氧量更高，在训练时根据训练目的进行相应的功能性训练。

随着科技的进步与发展，在室内使用无动力跑台可进行最大速度的冲刺训练，能最大程度地刺激运动员的无氧冲刺能力，同时对步长有一定的提高。但是也有众多不足与缺陷，训练过程中应区别对待使用，找到适合自己的训练方案。由于使用运动跑台过程中，周边环境的变化与运动中大不相同（跑台周围相对于使用者相对静止，而在场地上运动时周围的参照物对于使用者发生相对运动），容易造成受试者视觉和心理的偏差，从而导致跑步时运动学、动力学、肌电及能量消耗参数或部分参数的不同，在跑台运动和场地运动的多种差异不容忽视。运动跑台可作户外运动的补充，不能完全替代户外奔跑和场地训练。

3 结语

运动跑台不受外界环境的影响，目前广泛的应用于健身锻炼及运动训练领域，使用者可根据训练目的及现实条件选择不同类型的运动跑台。但是，使用运动跑台过程中与场地比赛时的周围环境差异性，容易造成受试者视觉和心理的差异，长期使用运动跑台是否对运动表现具有负面影响；青少年处于运动技术发展的敏感期，使用运动跑台训练是否会影响其运动模式发展等众多问题，还有待于不断深入研究。