高山滑雪运动的路线设置及其对运动速度和损伤的影响

王文灵，武金萍，赵 亮

(宁波大学 体育学院，浙江 宁波 315211)

起源于阿尔卑斯山脉的高山滑雪运动一直作为传统竞赛项目出现在历届冬季奥运会上[1]。作为一项速度与技术相结合的户外雪上运动，因其较强的观赏性和冒险性深受广大体育爱好者的欢迎[2]。根据旗门位置、转弯半径、滑行速度和路线长度等因素的不同[3]，高山滑雪设有回转(slalom，SL)、大回转(giantslalom，GS)、超级大回转(super-G,SG)、速降(downhill,DH)(也称滑降)和全能(DH+SL)共5个项目[4]。其中DH和SG转弯半径较大并且有跳跃动作[5,6]，速度较快，一般视为速度型项目；而GS和SL项目的高度落差较小，加上旗门较多和转弯半径较小，速度相对较慢，一般视为技术型项目(表1)。

表1 高山滑雪不同项目的特点

高山滑雪不同项目的差异取决于特定地形地貌的路线设置。国际滑雪联合会(Federation International Skiing,FIS)规定了每个项目起点和终点之间高度差别的范围[7]。据目前已有资料来看，路线设置不仅取决于旗门之间的线性距离，还取决于连续两个旗门之间的水平距离。遗憾的是，仅由路线长度和垂直落差计算得出的起点和终点之间的地形平均倾斜度并不能让我们充分了解路线的地形地貌特征，也无法理解裁判员如何依据已有的地形地貌来进行路线的设置，这势必对高山滑雪项目的训练备战和竞技参赛带来较大障碍。另一方面，作为一项高速度高风险的雪上运动，高山滑雪的路线设置还直接影响到运动员的速度表现和运动损伤等重要问题[8]，这足以引起教练员、运动员和科研保障人员的重点关注。

本文通过对近二十年国际相关研究文献进行检索和分析，力图揭示高山滑雪路线设置的概念内涵、测量方式以及规律特点，让教练员和运动员理解不同地形地貌特征下路线设置的规则以及不同路线设置与滑行速度和运动损伤的关系，进而为我国高山滑雪项目的运动表现提升提供建议和参考，避免运动损伤所带来的风险，推动我国冬季雪上项目的进一步发展。

1 高山滑雪运动的路线设置

1.1 路线设置的概念

高山滑雪的路线设置是对竞赛结果的决定性评价，即从起点到终点用时最短的运动员获胜[9]。高山滑雪各项目比赛的滑行路线均有一系列旗门组成，每个旗门包括两个旗杆和一个方旗。路线设置在高山滑雪运动中有着重要的意义，可看作“高山滑雪教练的基本工具，有时可视为一种艺术甚至是哲学的表达”[10]。国际比赛中高山滑雪的路线设置由FIS确定，包括规定路线长度、旗门数量以及旗门之间的距离等要素。由于其仅仅定义了路线设置的某些边界范围，因此不同比赛的路线设置可能会有很大差异。在高山滑雪项目中，SL和GS项目赛道每10年重新认证一次，DH和SG项目赛道必须每5年重新认证一次，若是因为自然灾害或人为原因造成对赛道的破坏，所有赛道都必须重新进行申报[7]。另外，高山滑雪比赛过程中旗门之间距离的变化以及旗门位置水平的偏移均由路线设置者决定[11]。

1.2 路线设置的特点

1.2.1 旗门设置的特点。在高山滑雪项目中，旗门通常设置在靠近地形过渡的地方，一般位于凸面地形过渡附近，其原因是为了确保旗门可以被运动员完全可见，避免事故发生[12]。如GS项目的旗门通常设置在地形过渡顶点后的1～2m处。高山滑雪项目中旗门距离和垂直距离的变化比水平距离的变化要小，路线设置的结构变化主要由水平距离调节。

图1 高山滑雪项目旗门的设置

1.2.2 方向变化的特点。FIS竞赛规则定义了一系列路线的方向变化。方向改变的次数取决于从起点到终点的高度下降值。FIS通常设定普通比赛的方向改变次数的中间值是51次。非常陡峭和短距离的比赛在方向改变的次数上可能会接近下限41次，地势平坦和较长路线可能在方向改变次数上接近61次的上限[13]。

1.2.3 不同项目的特点。从FIS规则内容来看，针对路线设置的所有解释仅仅是确定某一“边界”而非限定的数值。这给予了不同高山滑雪场地不同的路线设置特点。其中SL是技术型项目，路线比其他项目更短，旗门较多，旗门宽度范围在5.5～6.5m。SL比赛需要运动员快速的完成所有的转弯。其路线应与运动员正常滑雪技术相适应，路线设置应随地势巧妙地安排，由单个或多个旗门相连，保证运动员能流畅的滑行；GS也属于技术型项目，其线路比SL更长、转弯更少，转弯更宽更流畅[14]。GS的旗门较少，旗门宽度范围在4m～8m之间。GS比赛路线由各种大、中和小的转弯组成，运动员可以自由地在旗门间选择自己的路线。GS和SG旗门之间的线性距离分别不小于10m和25m[7]；SG项目是速度型项目，其比赛路线包含各种大中型的转弯；DH项目也是速度型项目，它的路线设置必须满足运动员以不同的速度从起点到终点的情况。在国际不同比赛中，各个小项的落差也有所差异(表2)。

表2 不同比赛高山滑雪各项目的高度差(m)

综上，高山滑雪的路线设置应该与比赛水平相适应，并且符合FIS和国家雪联有关旗门的数量、旗门与旗门之间的宽度等限制的规范。考虑到高山滑雪本身就是一项危险性较大的运动，任何时候影响运动员安全的环境因素都至关重要。因此在设置路线时应当优先考虑安全问题。对于经验不足的初学者来说，教练员在日常训练中应当设置更加平稳的节奏，随着滑雪技术的提高以及经验的积累，路线的设置可以相应进行改变，增加难度，利用地形地貌改变滑雪者的速度和节奏。

1.3 路线设置的测量

针对高山滑雪项目的路线设置展开研究，必然离不开对比赛路线参数的全面准确地测量和分析。随着科技的不断进步，针对高山滑雪地形地貌和路线设置所采用的测量方法和工具也不断与时俱进(图2)，使得测量的过程和结果更为科学、便捷和准确。

图2 不同时期路线设置和地形地貌的测试方法

早在1987年，Nachbauer等人便使用16mm胶片相机跟踪运动员的滑行轨迹，以获得关于比赛场地的相关信息[15]。1994年Erdmann等人为获取旗门间的距离用米制卷尺进行测量，并应用方位角法(使用罗盘)来获得偏差角[16]，通过罗盘从下一旗门的转向柱指向上一旗门的转向柱可以读出方位角。通过方位角绘制出所有的门间线，以便计算得出偏差角的值。1998年，三角测量法在奥地利举行的高山滑雪世界杯比赛中被引入[17]，主要用于获取旗门间的距离以及旗门间的倾斜角度。到了2002年，测量方法的精准性进一步得到提升。光学法用于记录运动员在比赛中通过三个旗门的滑行过程，通过大地经纬仪获得控制点的三维映射，使用经纬仪确定高山滑雪旗门位置的精准定位以及对地形地貌精确的角度测量成为现实[18]。

2006年，Schiestl等人提出利用单台相机拍摄运动图像以便重建运动员运动轨迹的方法[19]。以便通过对地形进行三维分析，来对路线设置与地形地貌的空间进行重构。基于视频拍摄的优势在于其精确度较高，缺点是每次的记录仅限几圈，这就需要大量时间进行测试和处理数据。随着追踪技术和可穿戴设备的不断发展，2010年惯性导航系统(Inertial Navigation Systems,INS)投入使用[20]。INS可以直接测量加速度和方向随时间的变化，也可以用于跟踪运动员的分段运动。此方法获取旗门的位置及角度的测量或许比光学法更准确。2011年，Aughey等人利用全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)来捕捉高山滑雪运动员位置轨迹及运动速度，以此来确定比赛场地的路线设置和地形地貌[21]。GNSS是专门用于评估位置、速度、加速度和外力的设备，对运动员造成的干扰也是最小的。GNSS面临的主要问题就是高山的地形、植被和建筑物(起点)等可能对卫星信号有一定的阻碍，因此测量时可以选择卫星信号干扰最小的位置。在有障碍的区域进行测量时，为了保证GNSS测量的精准度，建议使用能够接收多个卫星系统信号的天线和接收器。Matthias等人(2015)的一项研究在使用差分全球卫星导航系统测量旗门数据时，旗门的坐标便利用两台u-blox M8全球卫星导航系统接收器进行接收[22]。

2 高山滑雪的路线设置对运动速度的影响

高山滑雪作为雪上竞速类运动项目，运动员完成比赛的时间差距常常在1/10甚至1/100s[23]。因此速度便成为高山滑雪运动员最重要的运动表现影响因素。高山滑雪的速度受多方面因素影响，除了运动员的竞技能力因素外，包括路线设置、地形地貌、天气条件以及器械装备等外部因素同样会有影响[24]，其中路线设置是影响运动员速度的重要因素之一。

Federolf(2012)等人指出，高山滑雪比赛中运动员更短滑行路线的选择将导致更短的滑行时间。运动员保持高速滑行的能力不仅仅取决于其技术水平，还取决于其滑行轨迹的选择[25]。Delhaye(2020)等人的研究也支持这一观点，高山滑雪比赛中滑行路线的选择将影响到运动员转弯变向的表现，两个转弯之间的直线过渡是运动员在比赛中提高速度和缩短路径长度的主要阶段[26]。在围绕旗门的整个转弯周期中运动员又可通过短直线分隔的长弯道来保持速度。比赛过程中运动员必须不断地调整他们的技术和策略来适应路线的设置，从而尽可能缩短比赛时间。运动员要根据其所在位置、速度、路线设置和地形坡度等因素的变化来进行转弯滑行，有些参数在比赛前无法预知[27]，因此在比赛期间运动员如何选择路线来提高其速度便成为一项重要的能力。同时还要注意，滑行速度过快必将增加运动损伤的风险。因此，赛前运动员充分了解路线设置的详细数据，以便最大程度控制自身速度是非常重要的[28,29]。

由于高山滑雪不同项目的路线设置存在不同，不同参数的绝对值和所处范围均存在明显差异[30](表3)。具体来说，从GS到SG的路线长度、高度落差和旗门距离等参数逐渐增加，所有项目水平距离变化均大于垂直距离和旗门距离，水平旗门的距离随地面坡度的增加而增加。因此针对不同项目的路线设置要进行具体分析。

表3 各项目的绝对值以及各参数范围的差异

目前来看，路线设置对高山滑雪SL和DH影响的研究相对较少。Gilgien(2014)等人的研究发现，运动员在SL和DH的比赛中，其速度随着旗门距离的增加而显著增加[30]；对于GS和SG来说研究则相对较多，下面分别针对这两个项目的相关研究来讨论路线设置对运动速度的影响。

2.1 路线设置对运动员GS速度的影响

Spörri(2012)等人的研究指出，高山滑雪GS比赛中旗门水平距离增加时，运动员的转弯速度受到的影响相对较小，但它可能会增加运动员的疲劳程度，同时增加运动员失去平衡的风险[11]。Gilgien(2014)的研究支持上述观点，即GS比赛中运动员的速度随着旗门距离的增加而显著增加，随着旗门水平距离的缩短而显著降低[30]。

另外，对于GS中连续回转的部分路段，运动员要以提高出口速度为目标来提高后续路段的表现，但这可能会导致“速度障碍”，即运动员需要在一定程度上控制速度以避免损伤[31]。运动员选择较短的路线长度来缩短滑行时间，而较短的路线长度需要较短的转弯半径，较短的转弯半径则可能会导致速度减慢。

2.2 路线设置对运动员SG速度的影响

与GS的研究结论相似，研究发现SG比赛中运动员的速度同样会随着旗门距离的增加而显著增加，但在不同情况下都会有不同程度的偏移。特别是随着地形变得更平坦，运动员在SG中速度增加更为显著[30]。最新的一项研究发现，路线设置的特征、运动员入口的速度以及地形的坡度都是影响高山滑雪SG比赛速度的关键因素，由于运动员的入口速度和地形的坡度是可以通过特定比赛场地的路线设置作间接改变，所以研究指出路线设置可被视为重要的干扰因素[32]。因此，在SG比赛中增加旗门的偏移或缩短垂直旗门的距离都会降低运动员的速度，但增加旗门偏移会增加运动员受伤的风险,相比之下缩短旗门垂直距离，即减少垂直落差可能是预防损伤的更好选择。

3 高山滑雪的路线设置对运动损伤的影响

高山滑雪运动被认为是所有冬奥会项目中受伤风险最高的项目之一[33]。早在1976年的一项研究便指出，72%～83%的高山滑雪运动员在职业生涯中至少受过一次严重伤害。[34]。FIS伤害监测系统的数据显示，高山滑雪的每个赛季都有超过33%的运动员受伤；另外，高山滑雪世锦赛中运动员的损伤比例高达1/3，即每3名运动员中就有1名运动员受伤，严重损伤比例达到1/6[35]。

高山滑雪运动员比赛过程中，由于较长的赛道和复杂的地形，所以无论运动员处于什么位置，都无法观察完整的赛道，因此运动员面对的未知状况以及受伤的风险都会变大[36,37]。另外，在运动员滑行期间地面反作用力的增加和雪板转弯时的倾斜可能会导致运动员的额外损伤风险[38]。并且在比赛过程中，运动员的严重损伤往往与速度过快有关[39]。

FIS的路线设置规则给路线设置者留下了较大自由度，旗门间的距离、旗门的水平偏移都可由路线设置者决定，因此每次的路线设置可能有很大的不同。路线设置被认为是影响运动员转弯机制(转弯速度和转弯半径)的一种措施[11]，可以影响到运动员运动过程中的力学参数。目前已经证实，这些参数与运动员的损伤风险密切相关[40]。如有研究指出，12%的损伤运动员报告其损伤的主要原因是由于速度过快[41]；另外，运动员下坡转弯时转弯弧线过直，或者下坡开始得太早，都会导致运动员在开始转弯时身体向内倾斜过大而失去平衡，加大了运动损伤风险[42]。

3.1 路线设置对运动员上肢损伤的影响

Bere(2013)等人[12]对世界杯高山滑雪69例损伤运动员进行了视频分析，发现运动员发生损伤大多出现在运动员转弯或者起跳时，有96%的头部和上半身损伤运动员是由于碰撞造成，有30%的损伤是由于运动员与旗门接触导致，有超过46%的损伤出现在比赛的后四分之一。Dickson(2021)[43]等人分析了2008-2018年高山滑雪运动员损伤数据，男性滑雪运动员损伤率占33%，女性滑雪运动员占42%，在上肢损伤中，手腕损伤最为常见，且大多数运动员损伤是由于摔倒和撞击造成，主要原因还是运动员在坡度较大的地方转弯速度过快所至。另外针对高山滑雪不同损伤部位的研究指出，运动员手部损伤约占11%，头部、面部损伤约为10%～12.1%，肩部和锁骨损伤约占10.5%[44,45]，造成损伤的主要原因可能是撞击和跌倒，其原因大多为路线设置和器材装备等因素的影响。

3.2 路线设置对运动员下肢损伤的影响

在2006/2007和2007/2008高山滑雪赛季中，每100名运动员中有36.7%人受伤，最常见的身体部位损伤包括膝关节损伤、头部损伤和肩部损伤。最常见的诊断就是前交叉韧带撕裂，小腿损伤为运动员受伤频率第二高的身体部位，占所有受伤人数的11.5%[7]。在高山滑雪运动中膝关节最常见的损伤就是前交叉韧带撕裂，严重损伤可能会阻碍运动员重返赛场，也可能增加运动员再次受伤的风险[46]。比赛中有83%的膝盖损伤发生在运动员在滑行过程中，并没有任何的坠落或撞击[12]。另外，针对高山滑雪运动员39例损伤类型的分析发现，比赛和训练中运动员受伤的比例相似；冬奥会期间的正式训练中受伤的人数更多。其中膝盖损伤占比为29.9%，造成损伤的主要原因有撞击和跌倒等，主要也和路线设置和选择密切相关[46]。

3.3 路线设置对不同小项中运动员损伤的影响

高山滑雪世界杯比赛运动损伤的相关研究指出，平均1/3的运动员在比赛中会受到急性损伤，其中DH比赛中的损伤率最高为17.2%，SG比赛损伤率为11%，GS和SL则分别为9.2%和4.9%[12]。而且运动员每次滑行的损伤率都会随着各小项速度的增加而增加[7]。SG和DH中运动员受伤原因可能与速度过快以及跳跃导致的撞击有关，SL和GS中运动员受伤原因可能与运动员转弯机制有关[47]。Gilgien(2020)[48]等人发现在比赛期间增大旗门的偏移不仅会降低运动员的速度，还会迫使运动员产生向内倾斜，从而增加运动员的受伤风险。平坦的地形上的增大旗门偏移是控制运动速度唯一的有效措施；在中陡地形上降低旗门垂直距离则比增大旗门偏移更为有效，降低旗门垂直距离会降低速度，而不会增加运动员最大加速度，也不会降低运动员滑行的最小半径。

4 小 结

通过对高山滑雪路线设置的概念、特点以及测量方法的阐释，使教练员和运动员更为清晰地掌握路线设置的重要因素，掌握比赛场地的关键数据，进而在运动表现提升以及运动损伤预防方面做好科学应对。

高山滑雪不同项目中运动员的滑行速度均受路线选择的影响。在GS中运动员的速度随着旗门距离的增加而显著增加；水平旗门距离的增加对运动员转弯速度的影响相对较小，但可能会增加运动员疲劳程度，同时增加运动员失去平衡的风险。SG中运动员的速度同样会随着旗门距离的增加而显著增加。但随着地形趋于平坦其速度增加更为明显。

高山滑雪运动员同样也需防范速度过快所带来的运动损伤。在平坦的地形上增大旗门的偏移是控制运动员速度的唯一有效措施，可在控制速度的同时预防运动员损伤的发生；在中陡地形上，降低旗门垂直距离也可以有效控制运动员的滑行速度，进而降低运动员的损伤发生率。所以，高山滑雪运动员针对路线设置的科学理解和选择有助于兼顾滑行速度提升和运动损伤的发生。不断推动我国高山滑雪项目的水平发展。