我國男子20km優秀競走運動員關鍵技術指標的相關性研究

陳土育，孫宇斌，劉尊思，尹一博，劉騰飛，胡信堡

（1.首都體育學院，北京 100191；2.紅嶺中學（集團）紅嶺實驗小學，廣東 深圳 518000；3.吉林體育學院，吉林 長春 130000）

競走是運動員專項技戰術與專項能力密切相結合的體能主導類耐力性運動項目，并受到競走競賽規則的嚴格規定。因此，具備高效穩定的技術水平是競走運動員創造優異成績的重要前提。針對競走技術的運動學，我國學者進行了大量的研究，但對競走技術指標之間的相互關系闡述過少，缺乏研究的實效性［1-3］。事物的發展過程是相互聯系和相互影響的，從而推動事物的不斷發展。在競走技術結構中，技術動作之間同樣存在相互制約和相互促進的作用，尋找技術結構之間的相互關系以及找出其發展變化的規律具有重要的研究意義。當前我國男子20km優秀競走運動員與世界優秀競走運動員相比仍然有一定的差距，技術的實效性和穩定性較差，在2019年多哈田徑世錦賽和2020年東京奧運會多次被判罰技術犯規，嚴重影響了競技水平的發揮。隨著世界競走競技水平的不斷提高，只有不斷提高技術的實效性和規范性，才能提高我國男子競走運動員的競技水平。

因此，本文以2019年國際田聯競走挑戰賽暨多哈田徑世錦賽選拔賽我國前五名競走運動員為測試對象，對5名競走運動員的關鍵技術動作指標之間的相互關系進行研究分析，積極探索運動員技術動作的優勢和不足，尋找技術的突破點及提出相應的技術對策，為我國競走運動員在訓練中提供一定的合理性參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以我國男子20km優秀競走運動員關鍵技術指標的相關性為研究對象，以2019年國際田聯競走挑戰賽（太倉）暨多哈田徑世錦賽男子20km選拔賽我國前五名競走運動員為測試對象（表1）。5名運動員的運動成績均達到1:21:20的國際健將水平（表2）。

表1 測試對象基本情況

表2 競走運動員等級標準

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

根據研究的主要內容，以“競走”“競走技術”“Race walking”為關鍵詞在中國知網、谷歌學術和Web of Science等國內外學術論文數據庫搜索與本研究相關的文獻資料，學習有關競走技術的研究成果。

1.2.2 測量法

1）拍攝區域選取及比例尺標定：在參考現場賽道布置情況后，選取了無干擾物遮擋的6個拍攝區域（圖1）。在選取的拍攝區域中避開了賽道的供水站、飲料站、自備水站、噴霧站和彎道拐彎處，從而避免了不利因素對拍攝運動員的技術動作所產生影響，提高數據解析的客觀性。

圖1 男子20km競走挑戰賽賽道布局（拍攝區域用紅色圓圈表示）

根據競走的運動特征，在所選取的拍攝區域采用卷尺進行距離為2.5m的比例尺標定（圖2）。為了減少圖像解析所產生的誤差，采用白色雙面膠在比例尺兩端每間隔0.5m進行定點標定，比例尺兩端的長度可根據賽道實際情況延長至6m～9m，從而使所有運動員在比賽時出現在比例尺標定的范圍。

圖2 拍攝區間2.5m比例尺標定設定圖

2）比賽現場拍攝：根據競走項目特征和技術分析的要求，同時為了清晰捕捉運動員一個完整復步的技術（圖3），在6個拍攝區域中使用6臺高速攝像機進行側面二維錄像拍攝（圖2）。攝像機主光軸與競走運動員的跑進方向相垂直，并對準拍攝區域的中心，以便捕捉運動員矢狀面的技術運動，為精確解析技術動作提供素材。當運動員即將到達拍攝區域的前5s，攝像機就要開始錄像，以避免對運動員一個完整復步技術動作的捕捉缺失。6臺高速攝像機距離地面的垂直高度均為1.10m，拍攝頻率為120幀/s，快門速度為1/1 000s，焦距系數根據現場具體情況而進行調整。

圖3 運動員一個完整復步示意圖

3）影像解析與數據處理：比賽結束后，根據賽后官方公布運動員的總成績排名對我國前五名競走運動員前半程和后半程的影像資料進行分類處理。同時使用瑞士Dartfish（4.5版本）運動視頻解析系統對5名競走運動員的關鍵技術動作進行二維運動學解析，獲取所需要的運動學數據。

1.2.3 數理統計法

根據所采集的運動學數據，使用Microsoft Excel 2019對視頻解析所獲取的不同運動學指標進行平均值、差值和標準差的統計處理，同時使用IBM SPSS Statistics（23.0版本）數據統計分析軟件對5名運動員的關鍵技術指標指標進行相關性分析。

1.3 相關指標的定義

前半程：運動員完成0km～10km的距離及所用時間。

后半程：運動員完成10km～20km的距離及所用時間。

平均速度：每名運動員完成每2km的平均速度，基于分段時間。

步長：運動員單腳垂直支撐時腳后跟到另一只腳垂直支撐時腳后跟之間的水平距離。

相對步長：步長與運動員身高的比例。

步頻：每分鐘所移動的步數。

騰空時間：從一側腳腳趾末節離地瞬間到另一側腳腳跟觸地瞬間所用的時間。

頭頂起伏距離：運動員著地階段和騰空階段頭頂上下起伏的距離（本研究以運動員的耳垂為主要標定點）。

著地角度：腳跟觸地瞬間腳底平面與水平面所成的夾角。

前支撐距離：腳跟觸地瞬間腳跟與身體重心投影點之間的水平距離。

兩大腿重疊擺動腿膝關節角度：擺動腿大腿與支撐腿大腿重疊時擺動腿膝關節-踝關節-髖關節所成的夾角。

兩大腿夾角：離地時刻髖關節大轉子-支撐腿腳趾末節-擺動腿腳跟所成的夾角。

大臂后擺角度：離地時刻上肢后擺肩關節-身體垂直面-肘關節所成的夾角。

大小臂前擺夾角：離地時刻上肢前擺肘關節-腕關節-肩關節所成的夾角。

后蹬距離：離地時刻支撐腿腳趾末節與身體重心投影點之間的水平距離。

踝關節角度：離地瞬間支撐腿踝關節-腳趾末節-膝關節所成的夾角。

軀干前傾角度：離地時刻軀干與身體垂直面所成的角度，軀干直立時為0°。

2 結果與分析

2.1 速度指標與關鍵技術指標的相關分析

競走屬于周期性耐力性項目，競走運動員要在競走競賽規則的條件下，以最短的時間去完成規定距離的比賽。這一特征強調了運動員要想取得比賽的勝利，必須要表現出正確的技術動作和最快的水平移動速度。

步長和步頻是構成水平移動速度的重要指標，但在比賽實踐中，過大的步長會導致步頻變慢，而過快的步頻也會導致步長變小。因此，最大的水平移動速度應是適宜的步長和步頻所進行的最佳組合。因為運動員所表現出的步長受到運動員個體身高和腿長等因素影響，為了提高本研究的客觀性，在進行相關分析時選取了相對步長代替絕對步長。

從5名競走運動員速度指標與關鍵技術指標的相關性來看（表3），步頻與騰空時間存在高度顯著的負相關關系（R=-0.298**，p=0.000），說明了運動員要降低騰空時間，從而加快步頻指數。步頻與相對步長存在高度顯著的負相關關系（R=0.-810**，p=0.000），過快的步頻會導致步長縮短，較大的步長也會導致步頻減慢。這一特征說明了運動員要根據自身特點來保持合理的步長和步頻才能取得優異的競技成績。相對步長與水平移動速度存在高度顯著的正相關關系（R=0.228**，p=0.000），這一特征說明了運動員步長的增大是水平移動速度加快的重要因素。國外學者研究發現較大的步長指數是青年男子運動員獲得較快速度的運動學原因［4］，與我國學者對男子、女子青少年競走運動員速度與相對步長相關關系的研究相一致［5］。其次，5名競走運動員的相對步長與離地時刻兩大腿夾角存在顯著的正相關關系（R=0.179*，p=0.023），相對步長與離地時刻大臂后擺角度存在高度顯著的正相關關系（R=0.274**，p=0.000），相對步長與離地時刻后蹬距離存在高度顯著的正相關關系（R=0.354**，p=0.000），相對步長與離地瞬間踝關節蹬伸角度存在高度顯著的正相關關系（R=0.216**，p=0.006）。這一現象說明了上下肢協調配合的擺動技術對運動員的步長具有積極的促進作用，運動員若要取得科學合理的步長，就必須要提高上下肢擺動技術，尤其是下肢后蹬離地的擺動技術動作。

表3 速度指標與關鍵技術指標相關性統計表

2.2 騰空技術與關鍵技術指標的相關分析

騰空階段是競走運動員是否存在技術動作不規范的重要階段，騰空時間和頭頂上下起伏距離是裁判員判罰運動員是否騰空犯規的重要指標。根據競走競賽的規則要求，運動員在比賽中騰空階段如果技術不規范，裁判員會出示黃牌以警告該名運動員；運動員的技術動作如果出現明顯肉眼可見的騰空現象，裁判員會出示紅牌以嚴重警告該名運動員。因此，對運動員騰空階段的相應指標進行相關性分析具有重要的研究意義。

從騰空技術與關鍵技術指標的相關性統計結果來看（表4），5名競走運動員的頭頂起伏距離與水平移動速度存在高度顯著的負相關關系（R=-0.263**，p=0.001），頭頂起伏距離與騰空時間存在顯著的正相關關系（R=0.066*，p=0.036）。從數據結果可見，運動員的頭頂上下起伏距離越大，騰空時間就越長，從而導致運動員的水平移動速度緩慢。從運動生物力學的角度來看，競走運動員前進的動力主要來源于支撐腿的后蹬力量，地面的反作用力使人體整體往前運動，此階段競走運動員應充分利用最大反作用力向水平方向運動，而不是向上運動。這一技術特征說明了競走運動員要降低頭頂上下起伏的距離，減少離地瞬間的垂直分速度和騰空時間，從而加快水平移動速度。國外學者在研究中認為較長的地面接觸時間和較短的騰空時間與運動員競走技術具備較高的經濟性有關［6］。我國學者研究認為運動員的單步騰空時間與頭頂起伏距離密切相關，頭頂起伏距離越大，運動員在模糊的騰空時相里也會受到騰空犯規的技術判罰［7-8］。因此，競走運動員應避免延長騰空時間來改變自身的競走技術和競走方式，否則會影響競走技術的經濟性和實效性。

表4 騰空技術與關鍵技術指標相關性統計表

其次，騰空時間與離地時刻兩大腿夾角存在高度顯著的負相關關系（R=-0.403**，p=0.000），騰空時間與離地時刻后蹬距離存在高度顯著的負相關關系（R=-0.302**，p=0.000），從數據統計結果可見，運動員要提高下肢離地時刻的兩大腿夾角和后蹬距離，以減少騰空時間，從而提高整體技術動作的實效性。

2.3 著地技術與關鍵技術指標的相關分析

競走運動員的著地技術是競走技術動作的核心要素。合理的著地技術，不但有助于減少運動員的制動阻力，還有利于水平移動速度的增加，而有效的著地技術與離地技術息息相關。從物理學角度來看，競走運動員水平移動速度的損失率與著地的制動沖量有關，運動員要減少著地時的制動沖量，增加蹬地動力沖量的產生。

從5名競走運動員的著地技術與關鍵技術指標的相關性分析來看（表5），運動員的著地角與水平移動速度存在高度顯著的正相關關系（R=0.232**，p=0.003），運動員的著地角度增大，運動員的水平移動速度就越快。這一特征在一定程度上說明了較小的著地角度會增大著地阻力，增加速度損失率，而適宜的著地角度有助于運動員的圓心動作，增加轉動慣量，從而提高水平移動速度。研究認為，世界優秀競走運動員的著地角度在25°是最佳競技水平［9］。如果運動員的著地角度過小或過大，著地的阻力就會相應增大［10］，長距離的跑動會使運動員下肢關節負荷增大，不但使水平速度下降過多，還會造成小腿脛骨前肌和趾長伸肌發生肌肉痙攣，從而影響運動員的跑速。

表5 著地技術與關鍵技術指標相關性統計表

其次，著地角與離地時刻兩大腿夾角存在高度顯著的正相關關系（R=0.421**，p=0.000），著地角與離地時刻后蹬距離存在高度顯著的正相關關系（R=0.284**，p=0.000），運動員的著地角隨著離地時刻兩大腿夾角和后蹬距離的增大而增大，說明了競走技術的離地擺動技術和著地支撐技術具有一定的關聯性。

著地前支撐距離與離地時刻軀干前傾角存在高度顯著的負相關關系（R=-0.337**，p=0.000），運動員的前支撐距離隨著軀干前傾角增加而減少，其原因是因為較大的軀干前傾角會限制髖關節的靈活性和動作幅度，不利于兩髖的相互協調運動，導致髖關節前旋角較小，從而使運動員的擺動腿前擺不充分而導致前支撐距離較小［11］。我國競走運動員要改善軀干前傾現象，提高軀干直立姿勢，以提高髖關節的靈活性。兩大腿重疊擺動腿膝關角度與水平移動速度存在高度顯著的正相關關系（R=0.317**，p=0.000），運動員擺動腿前擺越放松，兩大腿重疊擺動腿膝關節的角度就越大，就越有利于運動員身體重心的跟進，從而提高了運動員的水平移動速度。研究發現，世界優秀競走運動員的大腿重疊擺動腿膝關節角度應保持在100°～110°的合理范圍［2］。在競走比賽中，膝關節是唯一一個有特殊技術規則的關節。過小的膝關節角度，運動員整體技術動作的外觀就會形成一種“跑步”的姿勢，不僅影響技術的經濟性和規范性，還可能被裁判判罰技術犯規。在競走比賽中，運動員擺動腿的放松低平擺動決定了競走競技水平。

根據牽張反射的生理學機制，支撐腿在后蹬階段大腿后肌群的股二頭肌和小腿前肌群的肌肉會受到反作用力得到預先拉長進行離心收縮，此時肌節被活化的橫橋數目增加，運動神經元的興奮性增加，同時被拉長的肌肉產生一定的彈力勢能，支撐腿在后蹬離地后肌肉進行向心收縮，從而使肌肉產生更大的收縮力量和收縮速度［12］。因此，競走運動員應充分利用在后蹬階段所獲取的彈力勢能和轉動慣性放松低平積極前擺，盡可能避免主動發力而導致擺動腿小腿高抬。

2.4 離地技術與關鍵技術指標的相關分析

在競走技術動作結構中，離地技術是競走運動員最大水平移動速度的重要來源。離地（后蹬）階段是指支撐腿垂直開始至腳趾末端蹬離地面為止，其主要任務是通過蹬離地面獲取最大反作用力，從而推動運動員向前移動，是競走運動員的關鍵技術階段。離地（后蹬）階段的經濟性取決于支撐腿蹬離地面的速度、力量和角度。因此，對競走運動員的離地技術進行運動學分析具有重要的研究意義。

從5名運動員離地技術與相關技術動作的相關性分析來看（表6），離地時刻兩大腿夾角與離地時刻后蹬距離存在高度顯著的正相關關系（R=0.735**，p=0.000），離地時刻兩大腿夾角與離地瞬間踝關節蹬伸角度存在顯著的正相關關系（R=0.202*，p=0.010）。從數據統計結果可見，增大后蹬距離和踝關節蹬伸角度，可增大運動員離地時刻的兩大腿夾角，從而有利于運動員步長的增大。離地時刻兩大腿夾角與兩大腿重疊擺動腿膝關節角度存在高度顯著的正相關關系（R=1.000**，p=0.000），離地時刻兩大腿夾角越大，擺動腿膝關節角度就越大，運動員的技術動作就越放松。

表6 離地技術與關鍵技術指標相關性統計表

離地時刻大臂后擺角度與水平移動速度存在高度顯著的正相關關系（R=0.321**，p=0.000），離地時刻大臂后擺角度與離地瞬間踝關節蹬伸角度存在顯著的正相關關系（R=0.200*，p=0.011），運動員上肢合理的后擺技術，不僅對下肢后蹬技術有積極的作用，還對運動員的水平移動速度具有重要的促進作用［13］。有研究發現，運動員前進的速度與上肢前后擺動有密切的關系，手臂的擺動對獲得快速步行速度和縮短支撐腳接觸時間有重要的作用［14］。上肢擺動速度越快，右肩和左肩的關節力矩就越大，以平衡軀干扭矩。

離地時刻大臂后擺角度與著地瞬間的著地角度存在高度顯著的正相關關系（R=0.320**，p=0.000），上肢后擺的實效性對運動員合理的著地技術具有積極的促進作用，運動員著地角度隨著上肢后擺角度的增大而增大，從而有利于運動員減少水平速度的損失率。

離地時刻上肢大小臂前擺夾角與離地時刻軀干前傾角存在高度顯著的負相關關系（R=-0.449**，p=0.000），大小臂前擺夾角越大，軀干前傾角越小。運動員的上肢應充分利用轉動慣量放松前擺，加大前擺大小臂夾角，避免出現“轉肩”現象，從而提高軀干的直立姿勢。離地時刻上肢大小臂前擺夾角與離地時刻后蹬距離存在顯著的正相關關系（R=0.190*，p=0.016），可見上肢前擺和后擺的協調配合大幅度的擺動，可提高運動員下肢的技術動作實效性。

離地時刻后蹬距離與水平移動速度存在高度顯著的正相關關系（R=0.336**，p=0.000），離地時刻后蹬距離與兩大腿重疊擺動腿膝關節角度存在高度顯著的正相關關系 （R=0.735**，p=0.000），后蹬距離的加大，對運動員的水平移動速度具有積極的促進作用，并且可使兩大腿重疊擺動腿膝關節角度增大，從而提高擺動腿放松低平前擺技術。

3 結論與建議

3.1 結論

從速度指標與關鍵技術指標的相關性來看，過快的步頻會導致步長較小，較大的步長也會導致步頻減慢，運動員在步頻相對穩定的情況下，適當增大步長是水平移動速度加快的重要因素。

從騰空技術與關鍵技術指標的相關性來看，運動員的頭頂上下起伏距離越大，騰空時間就越長，運動員的水平移動速度就會下降。在競走運動中，運動員提高離地后蹬距離和兩大腿夾角可減少騰空階段的騰空時間。

從著地技術與關鍵技術指標的相關性來看，競走運動員要提高腳跟著地的實效性，形成圓心滾動動作；在跑動中，運動員改善軀干前傾現象，提高軀干直立姿勢的穩定性，同時要重視下肢擺動腿前擺的放松性。

從離地技術與關鍵技術指標的相關性來看，在后蹬階段運動員可增大后蹬距離和踝關節蹬伸角度來提高步長幅度；運動員上肢放松有力前后擺動所產生的動力，可以提高下肢擺動技術的經濟性和實效性，對運動員的水平移動速度具有重要的促進作用。

3.2 建議

我國男子20km優秀競走運動員關鍵技術指標的相關性研究表明，競走技術指標之間是緊密聯系的，競走運動員的技術動作會隨著比賽的變化而變化，教練員和運動員要重視技術動作之間的關聯性，提高技術動作的實效性和規范性。