我國優秀男子50 km競走運動員競走技術的運動學分析

秦劍杰++李繼東++張會強++朱恩龍++曹春英

摘要：運用文獻資料、訪談和影片拍攝等方法，對2016年奧運會選拔賽男子50 km競走決賽前4名運動員的一個復步動作進行技術分析。研究結果表明，4名運動員兩個單步的步長較為一致，技術風格應向“大步低頻”的方向轉變；支撐腿在著地瞬間和垂直支撐瞬間，膝關節角度與世界高水平運動員差異不大，在離地瞬間也能夠保持很好蹬伸狀態，單腿支撐的時間與世界高水平運動員也十分接近；與世界級高水平運動員相比，4名運動員的著地角差別不大，但在蹬地角方面差距明顯，大小臂夾角和大腿夾角也需要改善；此外，4名運動員肘關節和膝關節的移動速度比世界級優秀運動員略快，應在今后的訓練中對步長進行合理改善。

關鍵詞：優秀男子運動員；50 km競走；運動學分析；田徑

中圖分類號：G821文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2016）06-0104-06

Abstract：With methods of documentation， interview and video observation， this paper conducts an analysis on the walking techniques of the top four athletes in the 50 km Walking Race Finals of 2016 Olympic Trail. The study indicates the following four aspects： first， the step size of the four athletes is comparatively identical and the technical style should be shifted into “long step with low frequency”. Second， compared with world-class race walkers， the four athletes share the same knee joint angle when the supporting leg vertically stands on the ground， keep outstanding extending state and excellent single leg supporting time. Third， the four athletes share the same landing angel with world-class race walkers， but they need improvements towards the extending angle， thigh angle and upper arm and fore arm angle. Last， the moving speed of the elbow joints and knee joints of the four athletes is slightly faster than that of world class race walkers， therefore， reasonable adjustment of step size should be made in future training.

Key words： China； elite male athletes； 50km Walking Race； kinematic analysis[HK][HT]

2016年3月6日在安徽黃山舉行了2016年全國競走大獎賽暨奧運會選拔賽，在男子50 km競走項目的角逐中，江蘇選手王振東以3：41′02″的成績獲得了冠軍，該成績在當時排在了2016年度男子50 km競走項目的世界第一名。此外，遼寧選手韓玉成、山東選手于偉、解放軍選手張航分獲第二至四名，成績分別為3：42′43″、3：42′54″和3：43′31（見表1）。若以2015年北京田徑世錦賽進行對照，4名運動員此次的成績在北京田徑世錦賽中分別可以獲得第二名、第四名、第五名和第七名。從以上成績可以看出，目前中國男子50 km競走項目的成績呈現出明顯的上升趨勢，且有多名運動員達到了世界優秀運動員水平。

1研究對象與研究方法

1.1研究對象

以2016年全國競走大獎賽暨奧運會選拔賽，男子50 km競走決賽前4名運動員在37 km處的技術動作作為此次的研究對象。由于競走技術動作的一個周期被稱為一個復步，一個復步又由兩個單步構成，因此本次研究的技術動作包括了左腳著地—右腳著地—左腳著地共兩個單步。

1.2研究方法

1.2.1文獻資料法

利用CNKI中國知網查閱了在國內體育類核心刊物發表的有關男子50 km競走的文獻，以及與競走技術相關的書籍。

1.2.2專家訪談法

[JP2]在研究期間，對1996年代表中國參加亞特蘭大奧運會男子50 km競走項目，現任河北省競走隊教練的張會強，以及中國國家競走隊河北籍隊員高連佐進行了多次訪談。[JP]

1.2.3三維攝像法

男子50 km競走的比賽場地的周長為2 km，共進行25圈。在比賽中使用兩臺索尼 HXR-NX100型攝像機，對前8名運動員在進行到第19圈時，距離終點線1 km處的技術動作進行定點拍攝。攝像機高度為1.30 m，距離拍攝范圍坐標原點的距離均為20 m，攝像機的主光軸均對準運動區，且兩條主光軸的夾角為90，拍攝速度定為50幀/秒。拍攝結束后，使用型號為C-003的PEAK三維框架對拍攝范圍進行標定。

1.2.4錄像解析法

使用德國生產的SIMI motion三維運動分析系統對所拍攝的運動圖像進行解析。在解析過程中使用Hanavan人體數學分析模型，選取拍攝對象的頭、雙側肩、肘、手、髖、膝、足等20多個關節點，對每一名運動員的一個復步進行解析研究，使用數字濾波法對所得到的解析數據進行平滑處理，確定截斷頻率為8 Hz。

1.2.5數理統計法

使用SPSS12.0軟件對解析所得到的數據進行統計計算。

2研究結果與分析

2.1步長、步頻與重心移動速度

步長和步頻是決定競走速度的兩個最主要因素。步長是指在競走過程中雙腳同時著地時，腳尖與腳尖之間的距離；步頻是指單位時間內兩腿交換的次數[1]。對于高水平競走運動員而言，由于有著長年的訓練積累，因此可以在比賽中對步頻和步長進行很好的控制。

據資料顯示，世界高水平的50 km競走運動員，其步長和步頻分別可以達到116±0.05 cm和200±8 步/min[2]。由表2中的統計數字可以看出，每名運動員兩個單步的步長并沒有太大的差異，4名運動員兩個單步的平均值分別為115±4.55 cm和114.5±4.65 cm。其中，步長最大的是韓玉成，兩個單步分別為121 cm和120 cm；張航的步長最小，分別為110 cm和109 cm。與之相對應的是，4名運動員中韓玉成在此段落的步頻最慢，為206 步/min，而張航的步頻最快，達到了211 步/min。從表2中的數據可以看出，韓玉成的身高和腿長分別為175 cm和103 cm，而張航的身高達到了184 cm，腿長為109 cm。由此可見，韓玉成在此階段的步幅更為開闊，更符合“大步幅、低步頻”的國際競走的主流技術，而張航并沒有充分發揮出身高腿長的優勢，此階段的步幅偏小。同時，表2數據也充分說明了步長與步頻的負相關關系，即步長值增大必定會導致步頻的下降，步頻的增加也會制約步長的增長。因此，如何確定最符合競走運動員自身實際的步長與步頻，是提高競走運動成績并實現競走技術最佳化的關鍵所在。

此外，世界高水平的50 km競走運動員在比賽中的最大位移速度能夠達到4.13±0.14 m/s，全程平均位移速度為3.72±0.04 m/s[2]。此次4名運動員的位移速度平均值為3.82±0.09 m/s，介于全程最大位移速度和平均位移速度之間，其中于偉的位移速度最慢，為3.72 m/s；韓玉成的位移速度最大，達到了3.92 m/s。數據說明，韓玉成采用的“大步幅、低步頻”競走技術有著很好的動作效果，更加符合田徑技術中“經濟性”和“實效性”的兩項標準。

2.2 騰空時間及頭頂點位移

在對競走運動員的騰空動作進行描述和評價時，運動員在行進過程中的頭頂點垂直位移是一項非常重要的評價指標。所謂頭頂點垂直位移，是指在競走一個復步過程中，運動員頭頂點在上下方向所出現的最大值與最小值的差值。對于50 km競走而言，由于比賽節奏較慢且持續時間較長，運動員的技術運用要比20 km競走更加規范。一旦發現運動員在行進過程中，頭頂點垂直位移的數值增大，說明運動員此時的身體重心有著較大的起伏變化，顯現出騰空犯規的趨勢[3]。

[JP2]此次研究結果表明，4名運動員騰空時間的平均值為49±2.94 ms，頭頂點位移平均值為5.0±0.48 cm。而世界高水平男子50 km競走運動員的騰空時間約為45±7 ms，頭頂點位移平均值為4.7±1.8 cm[2]。由此可見，中國運動員在控制身體起伏方面還需要進一步改善。在4名運動員中，張航的騰空時間和頭頂點位移的數值均為最小，分別為45 ms和4.5 cm。這一點說明張航在競走過程中，身體重心起伏程度很小，能夠保持較好的技術動作的向前性，這應該與其在比賽中步長較短，且步頻較快有著密切的關系。騰空時間最長的是于偉，數值為52 ms，與之對應的頭頂點位移距離為5.3 cm，說明該名運動員在行進過程中身體有著較大的起伏，雖然騰起時間與70 ms的騰空臨界值還有差距，但這對競走運動員速度的發揮是不利的，并容易出現騰空犯規。另外，在步長和步頻兩方面表現最好的韓玉成，騰空時間和頭頂點位移分別為50 ms和4.7 cm，說明該名運動員也應該加強對身體重心起伏的控制。[JP]

2.3膝關節角度

表4、表5是前4名運動員在第一單步和第二單步中，膝關節及其他相關指標的統計數據。通過對比可以發現，前4名運動員在第一個單步中雙腿膝關節的角度變化，與第二個單步中的數值相比沒有明顯的差異，這一點說明4名運動員在比賽中的技術動作十分穩定，雙腿在力量、柔韌等方面都十分對稱。

據研究表明，在競走過程中當支撐腿膝關節角度大于或等于175°時，便可以被人類肉眼視為是伸直狀態。相關資料顯示，世界級高水平的50 km競走運動員，在支撐腿向前著地瞬間，膝關節角度大約為178°±2°，到支撐腿垂直地面瞬間，膝關節角度增大至181°±2°，至支撐腿離地瞬間，膝關節角度又縮小為157°±7°[2]。在此次比賽中，前4名運動員在左、右腿向前著地瞬間，膝關節角度的平均值分別為178.10°±0.34°和178.30°±0.96°，與世界級高水平競走運動員相比差別不大。數據說明4名運動員在行進過程中，能夠很好的保持支撐腿向前著地的狀態；在4名運動員左、右腿分別與地面垂直的瞬間，膝關節角度的平均值分別為187.23°±1.61°和187.63°±0.79°，兩項數值均明顯大于世界級高水平競走運動員在支撐腿垂直瞬間的膝關節角度。說明運動員在支撐腿從著地到垂直地面的過程中，一直保持著很好的伸直狀態。支撐腿在垂直于地面的瞬間，已經呈現出“反弓”的狀態，說明此時支撐腿伸直的狀態非常充分；在支撐腿離地瞬間，左、右腿的膝關節角度平均達到了159.83°±2.48°和160.83°±2.50°，說明4名運動員的支撐腿在離地瞬間，都保持了很好蹬伸狀態。另外，在整個技術動作中，4名運動員的左、右腿作為支撐腿進行單腿支撐的平均時間，分別為26.75°±1.70 ms和27.00°±1.63 ms，與世界高水平運動員27±2 ms的單腿支撐時間也非常接近[2]。

除了以上幾個指標之外，運動員在競走過程中的著地角與蹬地角也是兩項非常重要的技術指標。著地角與蹬地角是指在支撐腿著地和離地瞬間，身體重心與支撐點之間的連線與地面形成的夾角[4]。在支撐腿著地瞬間，著地角過小會增大速度損耗，不利于身體重心的水平位移；而著地角過大則說明支撐腿著地點距離身體重心投影點的距離太近，對步長有著不利影響。同樣，支撐腿的蹬地角過大，說明運動員在蹬伸過程中向上發力明顯，在不利于保持身體向前性的同時也增加了騰空犯規的風險；但蹬地角過小又會導致運動員過分降低身體重心，從而對步頻產生不利影響。因此，在競走過程中保持適宜的著地角和蹬地角是十分關鍵的。后蹬角小于著地角，是現代競走技術一項重要特征。世界高水平的競走運動員，著地角和后蹬角大約為70°±2°和62°±3°[2]。由表4、表5中的統計數字可以看出，四名運動員在左、右腿著地瞬間著地角的平均值分別為69.63°±1.45°和69.83°±1.03°，與世界級高水平運動員著地角的差別不大；而四名運動員左、右腿離地瞬間蹬地角的平均值分別為66.20°±1.47°和65.60°±1.83°，與世界級高水平競走運動員有著十分明顯的差別。在50 km競走比賽中，運動員在36～38 km段落普遍會出現較為強烈的極點反應，使運動員的步長和步頻發生變化，應該是造成此時蹬地角度過大的主要原因。

2.4 踝關節角度

競走過程中要求運動員在著地瞬間微抬腳尖，由腳跟著地后迅速過渡到全腳掌滾動著地[5]。目前，世界優秀競走運動員著地瞬間的踝關節角度普遍為105°±2°左右；隨著運動員身體重心前移，踝關節的最小角度達到93°±4°；在支撐腿離地瞬間，踝關節角度的平均值為126°±3°，蹬伸幅度約在23°±4°左右[2]。

表6是對前4名運動員在一個復步中踝關節角度變化進行的統計。可以看出4名運動員擺動腿向前著地瞬間，左右兩側踝關節角度平均值分別為106.23°±1.40°和106.90°±1.06°；隨著擺動腿轉為支撐腿，運動員身體重心前移通過支撐腿著地點，在踝關節即將做出蹬伸動作前，踝關節的角度達到了最小，為隨后的蹬伸積聚勢能，4名運動員在此時的踝關節角度為94.58°±1.76°和93.65°±3.00°。由數據可以看出，4名運動員擺動腿著地瞬間的踝關節角度與支撐狀態下踝關節的最小值，與世界優秀競走運動員的差別不大。此后，隨著運動員重心繼續前移，支撐腿的踝關節向前發力蹬伸，至支撐腿離地瞬間，左、右兩側踝關節角度的平均值分別為116.65°±1.74°和115.30°±1.25°，蹬伸幅度分別為22.08°±3.16°和21.65°±3.40。這兩項數據說明，與世界優秀的50 km競走運動員相比，4名運動員的踝關節蹬伸的幅度較小，這對運動員的步長和水平速度的發揮都是不利的，應在今后的訓練中加強踝關節的力量訓練，并保持好踝關節的靈活性。

2.5擺動技術

擺動腿的最小膝角是指在單腿支撐階段擺動腿前擺過程中膝關節夾角的最小值[6]。在競走比賽中，適宜的膝關節角度不僅可以縮短擺動腿的擺動半徑，加快擺動速度，而且還可以使擺動腿得到適度的放松，達到節省體力的效果，世界級高水平競走運動員擺動腿的最小膝角大約為94°±2°左右[2]。此次4名運動員擺動腿的最小膝角平均值分別為94.90°±2.42°和93.35°±2.13°，與世界級高水平競走運動員的最小膝角差別不大。

大小臂夾角是運動員在擺臂過程中肘關節角度的平均值，世界高水平的50 km競走運動員的大小臂夾角約為90°±2°[2]。在此次比賽中，前4名運動員在擺臂過程中左、右肘關節的平均角度分別為92.58°±1.08°和90.18°±1.75°，左臂的肘關節角度比世界優秀運動員略大，四名運動員在擺臂過程中右臂的夾角略小，說明運動員在行進過程中對右臂的控制更好。由于現代競走技術要求運動員的上肢與下肢、左側與右側最大限度的做到協調、一致，因此建議在今后的訓練中加強對左側肩關節的力量和柔韌性練習。

大腿夾角為左右兩側髖膝關節連線所形成的夾角。在競走項目中，大腿夾角常被用于評價運動員下肢的動作幅度，目前世界高水平競走運動員的大腿夾角大約在77°±4°左右。表7中的數據顯示，4名運動員在兩個單步中大腿夾角的平均值分別為70.70°±4.29°和73.25°±3.86°。數據說明運動員在左腿向前擺動時大腿夾角相對較小，因此在訓練中應注意發展髖關節的靈活性，以增大左腿在擺動過程中的動作幅度。此外，4名運動員中韓玉成的大腿夾角與世界優秀運動員十分接近，這一點與前文所提到的4名運動員中韓玉成的步長最大所對應，其余3人的大腿夾角都明顯小于世界高水平運動員。

2.6擺動速度

競走技術要求運動員在保證合理動作幅度的同時，對上下肢的擺動速度進行有效的控制。在針對競走技術的研究中，常選取膝關節與肘關節的位移速度對運動員上下肢的擺動速度進行評價。

由表8中可以看出，4名運動員肘關節擺動速度的平均值與膝關節擺動速度的平均值差別不大，說明四名運動員上下肢擺動的速度差別不大，運動員的擺腿和擺臂在完整技術中有著很好的一致性。相比之下，4名運動員除了于偉之外，有3名運動員左側肘關節的擺動速度比右側肘關節略慢，說明與左側相比，運動員右側的擺臂更顯有力，這一點與前文對運動員擺動角度的分析相對應。因此，建議3名運動員加強對左側肩關節力量練習，以加強行進過程中左臂的擺動速度。另外，資料顯示世界高水平的50 km競走運動員，肘關節和膝關節的移動速度分別為4.0±0.2 m/s，和3.9±0.3 m/s，比此次前4名運動員兩項數據的平均值略小[2]。分析兩者存在差距的原因，可能與我國運動員仍存在“小步高頻”的技術特點有關。

3結論

3.1四名運動員兩個單步的步長較為一致。其中韓玉成的步頻最慢，但步長值最大，與國際主流的競走技術理念相一致，因此重心位移速度最快。其他三名運動員仍具有“小步高頻”的技術特點，應在“步長”方面進行改善，達到步長和步頻的合理最佳化。

3.24名運動員中張航的騰空時間和頭頂點位移的數值均為最小，騰空時間最長的是于偉，說明該名運動員有著較大的身體起伏。此外，在步長和步頻兩方面表現最好的韓玉成也應該加強對身體重心起伏的控制。

3.3[JP+1]4名運動員的支撐腿在著地瞬間和垂直支撐瞬間，膝關節角度符合競走技術要求，且與世界高水平運動員差異不大；4名運動員的支撐腿在離地瞬間，都保持了很好蹬伸狀態，單腿支撐的時間與世界高水平運動員也十分接近。此外，4名運動員與世界級高水平運動員著地角的差別不大，但在蹬地角方面差距明顯。[JP]

3.44名運動員擺動腿著地瞬間的踝關節角度與支撐狀態下踝關節的最小值，與世界優秀競走運動員的差別不大，但蹬伸幅度與世界級優秀運動員差距明顯。另外，4名運動員擺動腿的最小膝角與世界級高水平競走運動員的最小膝角差別不大，但大小臂夾角和大腿夾角需要改善，從而達到增加動作幅度的目的。

3.5[JP+1]在擺動速度方面，4名運動員上下肢擺動的速度差別不大，擺腿和擺臂動作在完整技術中有著很好的一致性。除于偉之外，另外3名運動員右臂擺動比左臂更加有力。由于普遍具有“小步高頻”的技術特點，4名運動員肘關節和膝關節的移動速度比世界級優秀運動員略快，應在今后的訓練中對步長進行合理改善。[JP]

參考文獻：[HT5"SS]

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[2]李衛.競走運動員技術犯規的生物力學成因及其對策[D].石家莊：河北師范大學，1997.

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