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摘 要：高水平的竞技体育具有很强的个体性，研究打破纪录的竞技成绩更具有重要意义。通过录像拍摄和影像解析等方法，对吕秀芝在2015年世锦赛选拔赛上打破亚洲纪录的技术动作和战术特点进行分析，旨在为中国高水平女子竞走提供科研参考。研究发现：吕秀芝打破纪录的技术特点：1）随着阶段的进行，吕秀芝步长不断增加，重心移动速度不断加快，摆动越发积极，上下肢的摆动速度和不断加快的重心移动速度高度一致。2）犯规参数指标符合人肉眼可见的规范和要求，但还有改进空间，在高速行走情况下，膝关节偶有曲腿情况的发生，应注意避免。吕秀芝打破纪录的战术特点：全程速度均值较大，且速度的波动较小，节省了不必要的能量消耗，为最后冲刺打下基础。
关键词：吕秀芝；女子20 km；亚洲纪录；技术；战术
中图分类号：G821 文献标识码：A 文章编号：1006-2076（2015）05-0077-06
Abstract：High level competitive sports have individual difference，and it is of great importance to study record breaking result.By the method of video recording and analyzing，this paper made an analysis on the technique and tactics of Lv Xiu-zhi breaking the female 20km race walking Asian record.The results show that Lv"s technical characteristics include 1） Step length increased constantly and the velocity of CG speeded up constantly，body swing becoming more active and highly consistent with the velocity of CG.2） The parameters of breaking rules comply with visualized standard and attention should be paid to avoiding breaking rules.Tactical characteristics include the average velocity is high and the standard deviation is low，which has saved energy consuming and laid the foundation for sprint.
Key words： Lv Xiu-zhi；female 20 km race walking；Asian record；technique；tactics
高水平的競技体育具有很强的个体性，参赛运动员都表现出不同的技术特征和战术特点，深入研究个体会对项目的发展提供科学的参考意见，特别是打破纪录的竞技成绩。竞走运动是田径诸项目中的一种具有特殊技术要求的运动，是典型的耐力与技战术相结合的周期性竞速项目[1]，因此，本研究对吕秀芝在2015年世锦赛选拔赛打破亚洲纪录的技术动作和战术特点进行了分析，希望能够为其获得更大的突破提供参考。
表1 近几年中国女子20 km竞走亚洲纪录一览表
注释：截止到2015年3月。
1 研究对象和研究方法
1.1 研究对象
吕秀芝，2015年竞走世锦赛选拔赛女子20 km冠军，并打破亚洲纪录，从竞技成绩来看，吕秀芝能够代表当今中国女子20 km竞走的最高水平。山东体育学院学报
第31卷第5期
2015年10月 周浩祥，等 吕秀芝打破女子20 km竞走亚洲纪录技术动作和战术特点的分析
No.5 2015
表2 吕秀芝基本信息一览表
注释：截止到2015年3月底。
1.2 研究方法
1.2.1 专家访谈法
在长期的竞走科研攻关和科技服务当中，走访了达米拉诺、张阜新、孙荔安、王君霞、苑廷刚、李厚林、张勇等国家队教练员和专家学者（表3），对本研究有关的竞走技术和战术方面的问题等进行了深入的讨论和分析，并对本研究的顺利进行提供了很好的意见和建议。
表3 受访专家基本情况一览表
1.2.2 影片解析
1）现场拍摄 使用1台摄像机SONY-HDR-7E对比赛现场进行定点扫描拍摄，扫描频率50 p/s，使用1台SONY-HDR-1E摄像机对比赛现场进行平面定点定焦拍摄。摄像机距离终点约100 m左右（图1）。摄像机主光轴垂直运动平面，设定拍摄频率为50 Hz，拍摄距离为10 m，机高1.2 m，快门速度1/700 s。
图1 本研究比赛现场拍摄示意图由于竞走比赛不同运动员同一时间运行轨迹不在同一个平面上，为了减小误差，采用经过处理的标定方法进行标定[2]，比例尺长度为2.5 m，标定线之间30 cm，标定线与运动平面平行、与摄像机主光轴垂直，标定区域大小为运动员可能通过的区域，对不在运动平面的参赛运动员通过虚线来表示，这样的标定能最大程度的减小误差，提高解析的准确程度[3]。拍摄时间：2015年3月20日，拍摄地点：北京奥体中心湖景东路，天气情况：天气晴朗，微风，适宜比赛。
2）影片解析 使用北京体育大学的视讯影片解析系统进行标定分析，解析时使用松井秀治人体惯性参数模型，并选取20个解析关节点，采用低通滤波法进行数据平滑，平滑系数为7 Hz。选取运动员一个复步的动作视频录像进行分析，在对动作进行解析时候，视频两端多选取6帧的图片进行分析[3]。使用Microsoft Excel 2007软件对解析数据进行统计处理和计算。
1.2.3 动作阶段的划分
本研究选取竞走一个复步为技术图像分析样本，具体见图2。
图2 竞走复步各动作阶段划分示意图1.2.4 本研究吕秀芝全程阶段的划分
竞走比赛通常的赛道一般是绕圈走，每圈2 km，一共10圈，以往的研究多集中在10圈当中的某一圈[4-5]，这样研究有可能存在一定的偶然情况的发生，所分析的研究内容不能客观反映参赛运动员的技术特点。而现实当中的比赛一共进行10圈，参赛运动员的阶段速度不一样，所表现的技术特征也不同。本研究在综合分析全场比赛速度的情况下（表4），将吕秀芝整场比赛分为几个阶段（图3），通过对阶段技术和战术的分析，来客观分析整场比赛吕秀芝打破纪录的技术特点和战术特征。
由于第一圈速度较慢，参赛运动员的体能比较充沛，比较注意技术动作的合理性、规范性、再加上运动员的相互遮挡，摄像机没有充分拍摄到参赛运动员，所以，本研究重点分析吕秀芝打破纪录第二阶段到第四阶段的技术动作和战术特征。
表4 本研究吕秀芝打破纪录全程阶段的划分
图3 本研究吕秀芝打破纪录全程阶段划分示意图
2 结果与分析
竞走是技术性很强的田径项目[5-7 ]，技术动作的合理性是科研人员研究的重点，有资料研究证明，竞走基本技术的研究排在第一位[8]，而20 km竞走又需要一定的战术安排和速度分配[9]。鉴于此，本研究对吕秀芝打破亚洲纪录的技术动作和战术特点进行了分析。
2.1 技术动作的分析
竞走是单个技术动作的不断重复，如果单个技术动作合理、科学，不仅能够提高重心移动速度，也会减少裁判的判罚，还会产生×n的良好效果。本研究主要对吕秀芝在打破纪录背景下步幅、步频，膝关节运行情况，踝关节蹬伸情况，裁判判罚的参数指标，摆动情况等进行分析和研究。
2.1.1 步长、步频和重心移动速度
表5 吕秀芝打破纪录步长、步频和重心移动速度
合理、科学的竞走技术的最终动作效益就是产生足够的重心移动速度，重心移动速度是竞走技术的核心参数，也是创造优异成绩的关键因素。表5显示，吕秀芝三个阶段的重心移动速度不断增加，从3.98 m/s增加到了4.17 m/s，单步重心移动增加了0.19m/s，单步动作效益的有效改善，最终促使吕秀芝打破了亚洲纪录。重心移动速度由步长和步频组成，两者是一对矛盾的统一体[6，10-13]。
步长的分析，表5显示，吕秀芝第二阶段的左右步长均为1.13 m，左右步幅完全一致，这就会给裁判留下良好的动作表象，第三阶段左右步长为1.15 m、117 m，左右步幅均呈现增加的趋势，最后冲刺阶段，步长继续提高，左右达到了1.19 m、1.18 m，单步步长分别比第二阶段增加了6 cm和5 cm。由重心移动速度和步长的分析可以看到，两者是呈现高度一致的特点，即步幅的不断增加伴随着重心移动速度的不断加快。
步频的分析。表5显示，吕秀芝第二、第三阶段步频为214步/min，最后冲刺阶段步频反而出现下降的情况206步/min，吕秀芝步频出现了积极的变化。中国运动员以往的特点是小步幅、快步频[14]，最近几年有一定程度的改善[7]，吕秀芝给出了积极的表现，在最后冲刺阶段没有依靠步频的增加来加快重心移动速度（这也印证了我们前面有关步长的论述），这也是吕秀芝没有受到裁判判罚的重要原因，这样的技术特征对于改善中国竞走运动员的传统特点有积极的意义。
2.1.2 膝关节角度的分析
竞走是规则约束的体育项目，对膝关节有明确的要求，即“前腿从触地瞬间至垂直支撑，膝关节必须伸直”[6]，也就是膝关节角度必须≥180°，而根据人体解剖生理结构的因素，以及人眼的视觉效应，有研究认为只要大于175°就可以认为是伸直[15]。表6显示，在第二阶段的右膝和最后冲刺阶段的左膝关节着地有小于175°的情况出现，而实际当中，吕秀芝并没有受到裁判的判罚，这就是吕秀芝左、右步幅基本一致，整体协调流畅，轻松自然，一些临近判罚的技术动作也会被裁判忽略。因此，在平时进行竞走的专项技术训练时，强调左右平衡技术动作的重要性，强化这方面的意识，无疑会在比赛中受益很多。
表6 吕秀芝打破纪录膝关节角度分析
垂直支撑时相，优秀竞走运动员一般都有明显的“反弓”特点[2]。“反弓”一方面可以促进身体重心的积极前移，另外一个方面有助于裁判的视觉观感，减少裁判判罚的因素。吕秀芝呈现明显的“反弓”特点，左膝角度均值为189.10±2.3°，右膝角均值为190.40±61°，左右基本平衡。
离地瞬间膝角，随着重心移动速度的不断加快， 左膝角从第二阶段148.5°增加到最后冲刺的172.7°，增加幅度24.2°，右膝角从第二阶段的168.9°增加到最后冲刺阶段的176.2°，增加幅度6.8°，两侧离地瞬间的膝角都有不断增加的趋势。这应该是重心移动速度不断增加后积极蹬伸的结果。但同时，膝关节蹬伸离地后，吕秀芝最小摆动膝角却在不断减小（表8），这无疑增加了裁判可能判罚的不利因素，应当引起注意。
有研究认为，脚在着地的过程中，整个动作大于180°的时间更能说明膝关节动作的伸直状态[16]。也有资料显示，整个动作的伸直时间应≥160 ms[2]。表6显示，吕秀芝整个动作的伸直时间都在160 ms以上，甚至在最后冲刺阶段还能够达到240 ms，这就给裁判充足的观看伸直状态的时间，偶有屈腿情况的发生也会被裁判忽略掉，在赛后的犯规统计当中，呂秀芝并没有屈腿犯规就能印证这一点。
2.1.3 踝关节角度的分析
表7 吕秀芝打破记录踝关节蹬伸情况
°
规则规定：支撑腿从触地开始直至垂直部位膝关节必须伸直。因此，竞走向前运动的动力来源不能靠膝关节的屈伸产生动力，速度的增量主要来自踝关节跖屈蹬地。踝角屈伸幅度越大，后蹬用力就越充分，能产生较大的支撑反作用力，推动人体向前运动[13]；也有研究认为，蹬伸幅度越大，蹬伸时间越短，用力效果越好[10]。分析表7，蹬伸幅度/时间与时间比值，随着阶段的进行，数据并没有显示出明显的比值增大的情况，左踝从0326到最后冲刺的0. 317，右踝从0373到最后冲刺的0.256，甚至右踝还出现减小的情况，而吕秀芝的重心移动速度是在不断增加的。因此，我们认为竞走动力的另外一个来源应该是不断加快的摆动速度（详见下文论述）。
着地瞬间踝角，吕秀芝两侧均有增加的趋势，左踝从92.6°增加到最后冲刺的106.7°，右踝角从110.2°增加到最后冲刺的115.9°。而优秀竞走运动员会勾脚尖来避免屈腿犯规，相应地着地踝关节角度应该变小。吕秀芝数据显示是增加的，这就有可能造成屈腿犯规。表6的数据印证了我们的论述，左右两侧膝关节均有小于175°的角度出现。因此，建议吕秀芝在不断加快重心移动速度的情况下，注意着地踝关节角度的减小，可以通过适当勾脚尖来实现，这样能够避免高速行走下屈腿情况的发生。
两侧平衡情况的分析。着地瞬间踝关节角度，左踝均值为102.70±8.8°，右踝均值为113.70±3.1°，右踝大于左踝，离地瞬间踝角，左踝均值为132.70±1.6°，右踝均值为141.70±0.6°，右踝大于左踝。吕秀芝着地和离地瞬间踝角均是右侧大于左侧，左右有一定程度的不平衡，应当引起注意。
2.1.4 犯规情况的分析
表8 吕秀芝打破纪录有关犯规情况的参数统计
本场比赛，吕秀芝没有被判罚，也没有被警告，说明其技术动作符合裁判肉眼可见的规则要求，但不等于符合理论规则的规定。表8显示，随着重心移动速度的增加，腾空时间呈现逐渐增加的趋势，最后冲刺阶段更是达到了80 ms，超過了70 ms的腾空时间的上限[17]，存在被判罚的可能，应当引起注意。在现场的判罚当中，裁判看不到身体重心的上下波动，而判罚的依据可以通过头顶点来实现[11]。重心移动速度越快，头顶点的上下波动的距离就越大，从第二阶段的520 cm到最后冲刺阶段的6.56 cm，较2013年全运会决赛有了明显改善[3]，但和北京奥运会冠军卡尼斯金娜50 cm的位移量有一定差距[4]。减小过大的上下波动就能相应的减小腾空时间。因此，建议吕秀芝在平时的训练和比赛当中，注意蹬伸力的方向更多地应该向水平方向，垂直方向的力的减小就能减小身体重心的上下波动。
摆动腿最小摆动膝关节角度能够作为裁判判罚腾空犯规的参考依据之一。重心移动速度越快，吕秀芝摆动腿最小膝关节角度就越小，而摆动膝关节最小角度的减小就意味接近跑的动作的出现，容易引起裁判的判罚。表8显示，吕秀芝左腿从89.7°减小到80.8°，减小幅度为8.9°，右腿从100.9°减小到87.5°，减小幅度为12.5°。在快速重心移动的情况下，吕秀芝应当注意增加摆动腿膝关节的角度，建议蹬伸结束开始摆动后，踝关节领先膝关节开始积极摆动。世界优秀水平的运动员一般都有直腿摆动的技术[5]，吕秀芝与此相比还有差距，但相比较2013年全运会决赛已经得到有效改善[3]。
2.1.5 摆动情况的分析
图4 吕秀芝打破纪录左右膝、肘关节
摆动最大速度示意图
有研究认为，在高速度走的情况下摆动作用更重要[3，16，18-19]，图4显示，左膝、右膝、左肘、右膝关节摆动速度基本上呈现逐渐增加的趋势；由表5分析可知，重心移动速度也是呈现不断增加的趋势，也就是说，吕秀芝打破亚洲纪录摆动速度和重心移动速度是高度一致的，这与我们之前的分析是一致的，踝关节蹬伸效果没有明显的提高。因此，动力的重要来源就是上下肢的摆动，这也是吕秀芝能够打破亚洲纪录的重要动力来源。因此，建议吕秀芝加强摆动动作的练习，特别是在体能欠缺时，充分的摆动能够带动身体重心的积极前移。
2.2 战术特点的分析
竞走项目属于持续高速度走的耐力项目[20-21]，合适的战术对取得优异成绩也非常重要。竞走项目的战术特征可以理解为全程的速度分配[22]。在长期的系统科研监控中，我们对吕秀芝职业生涯关键节点的全程速度分配进行了归纳和分析，旨在提炼出优秀个体运动员吕秀芝合适的全程节奏，为其取得更大突破提供参考。
表9 吕秀芝关键节点全程速度参数统计
m/s
注释：世锦赛选拔赛按照一圈2 km计算。
图5 吕秀芝职业生涯关键节点全程速度示意图表9显示，吕秀芝不同节点单圈速度最大值为十二运决赛和2015世锦赛选拔赛，达到了4.07 m/s，单圈速度最小的为2011年锦标赛，速度为3.42 m/s，全程速度变化较大的为全运会决赛（SD=0.13），也从另外一个侧面说明全运会竞争的激烈程度，全运会不单单为了取得好成绩，更多地是为了取得冠军的优胜名次。全程速度变化最小为2015世锦赛选拔赛（SD=0.08），在缺少竞争对手的情况下，吕秀芝可以任由自己节奏的充分发挥，保持了较小的速度波动程度，这是吕秀芝本次比赛能够打破亚洲纪录的重要原因。
因此，对于优秀竞走运动远来说，全程的速度变化不能够太大，这与贾谊[4]、翟波宇[21]、李东河[23]的研究结果是一致的。处理好整体体能的合理分配，这是能够创造优异成绩的重要前提，波动太大的全程速度分配，无形当中会消耗参赛运动员更多的能量，这对于最后需要冲刺获取更好成绩来说是很不利的。不仅如此，整体速度应该维持在一个较高位的水平。吕秀芝打破纪录平均速度达到了3.91 m/s，也创造了自己速度均值的最大，赵艳明有同样的结论[20]，即现代竞走在不断创造纪录的情况下，保持长时间高速快走是获取比赛胜利的关键因素。
3 结论及建议
3.1 结论
3.1.1 技术特征
1）随着阶段的进行，吕秀芝的重心移动速度不断增加，步幅也不断增加，两者呈现高度一致的特点，步频却没有增加，吕秀芝打破纪录的技术特点对于改善中国运动员的传统技术特点有积极意义。
2）膝关节角度的特征，踝关节角度的特征 在重心移动速度不断增加的情况下，左、右腿着地有屈腿的现象，但是，整个动作过程膝关节直腿的时间远大于临界值，再加上左右基本对称、轻松、协调的技术动作，并没有被判罚犯规；踝关节蹬伸并没有随着阶段的进行而明显加强，从另外一个侧面也说明，在高速行走情况下，摆动动作的重要性。
3）摆动情况 随着重心移动速度的不断增加，上下肢的摆动速度不断加快，因此，在高速度行走下，上下肢的摆动对重心移动的增加贡献更多。
4）判罚犯规参数的分析 随着重心移动速度的增加，腾空时间、头顶点位移均有增大的趋势，膝关节摆动最小角度有减小的趋势，也就是说重心移动速度越快，容易被判罚犯规的可能性越大，但轻松、协调、自然、左右基本平衡的技术动作，减少了裁判的判罚可能性。
3.1.2 战术特征
本次吕秀芝打破亚洲纪录，全程速度波动较小，减小了不必要的能量消耗，且整体速度维持在比较高的水平上，这为后程发力冲击亚洲纪录提供了充足的体能储备。
3.2 建议
3.2.1 在平时的专项技术课时，要逐渐形成左右平衡的技术动作，这样不仅能够节省体能，还能够增加裁判的视觉观感，一些临界值的犯规也会被忽略掉。
3.2.2 重视摆动动作的练习，特别是高速度条件下，体能欠缺时，上下肢的充分摆动对重心移动速度的增加有重要影响。
3.2.3 在重大比赛当中，赛前要制定好合适的战术特征，在执行过程中尽量避免竞争对手的影响和干扰，做到以我为主，力争上游，为后程全力冲刺储备充足的體能。
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