自行车男子短距离项目速度训练方法与手段的实证研究

孙伊　刘亚娟

摘 要：我国自行车短距离项目长期落后于世界先进水平的主要原因是运动员速度能力的欠缺，男子项目更是如此。采用文献资料、实验、逻辑分析和数理统计等方法，对影响速度能力的各种因素进行分析，对传统速度训练方法进行总结。针对速度训练当中频率训练和专项力量训练与其专项技术特点脱节的实际问题，河南自行车短距离项目队设计了一种新型自行车专项训练器械，即自行车频率力量训练器，并以本队男子运动员为研究对象，采用与自行车频率力量训练器相配套的训练方法进行速度训练的实验研究。结果显示：经过半年的训练实验，运动员的训练成绩和比赛成绩均不同程度获得提高，训练和比赛的成功实践证明该训练器的设计是科学合理的，解决了短距离自行车速度训练当中的关键问题，有效提高运动员的速度能力。

关键词： 自行车频率力量训练器；场地自行车；短距离项目；速度训练

中图分类号： G 872.3 文章编号：1009783X（2012）06054705 文献标志码： A

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

河南自行车队短距离项目组男运动员7人，其中，国际级健将4人，健将2人，一级运动员1人。

1.2 研究方法

除采用文献资料法和访问调查法外，训练实验以现实训练中的客观资料为研究的基础，以归纳法为主要研究方法，辅以数理统计最终得出结论。

2 速度训练新的方法与手段的设计原理

2.1 自行车速度训练的影响因素分析

在自行车运动中，运动员在平道骑行时的关键障碍是迎风阻力。根据空气动力学原理，计算迎风阻力的公式为：

〖JZ（〗F=〖SX（〗1〖〗2〖SX）〗ρSCdv2〖JZ）〗

式中：F为迎风〖JP3〗阻力，N；ρ为空气的密度（一般情况下约1.2 kg·〖JP〗m-3）；S为与气流相对的正面投影面积，m2；Cd为迎面阻力系数，它取决于身体形状和雷诺系数；v为运动员相对于气流的速度，m·s-1，即相对速度，在无风的情况下就是运动员的骑行速度。由公式可知，迎风阻力的增加与运动员和自行车投影面所受空气速度增加值的平方成正比例[1]，即迎风阻力随着运动员骑行速度的增加而增大，运动员主观无法控制，是一个可变而又不可控的因素。运动员骑行速度越快，所受迎风阻力也越大，运动员要花费相当一部分体能去克服本身所受的空气阻力[2]；因此，在传动比固定的条件下，所受迎风阻力成为影响自行车运动员骑行的主要阻力因素，是进行速度训练时必须考虑的因素。

研究表明，踏蹬频率、使用大传动比的能力和克服迎风阻力的能力是影响自行车运动员骑行速度的3个主要因素[3]。除去迎风阻力这个可变而又不可控的因素，可以认为踏蹬频率和专项力量是影响运动员速度能力的2个最主要的因素，二者也是通过训练可以改变的。

2.2 速度训练新方法与手段的设计要求

自行车速度训练新方法与手段的设计应满足以下基本要求。

1）满足踏蹬频率训练和专项力量训练的需要。

踏蹬频率训练主要包括2种方式：一是最高频率练习，二是额定频率的保持练习。所有踏蹬频率练习都应在较大阻力的情况下进行；额定频率的保持练习可以考虑使用电动机来维持运动员已达到的频率。

专项力量训练就是应在较大阻力情况下（较大传动比），模拟运动员实际骑行动作进行练习。

2）充分模拟自行车骑行时的动作特点。

所设计训练方法与手段的练习动作应与自行车实际骑行时的动作结构和用力特点相符合，才能使获得的踏蹬频率和专项力量在实际应用中得到有效转化。

3）能模拟运动员骑行时所受的迎风阻力。

由于迎风阻力是影响自行车运动员骑行速度的主要阻力因素，所以自行车速度训练应能模拟骑行速度提高时迎风阻力随之增加的实际情况。

4）满足全天候训练的需要。

自行车训练器的设计应满足全天候训练的需要，要轻便易携带，组装简单，不受场地和气候条件的影响。

2.3 新型自行车训练器的设计结构与工作原理

根据设计思路，在充分参考各种自行车训练器械性能优劣的基础上，河南自行车短距离项目队设计了一种新型自行车训练器——自行车频率力量训练器，如图1所示。

2.3.1 主要结构与工作原理

自行车频率力量训练器的整体外观、规格与训练比赛用车相近。主要结构包括：1）固定支架、2）可调车把、3）可调车座、4）电子控制器、5）阻力风扇、6）电动机助力装置。训练器各结构的功能和工作原理。

1）固定支架。起固定自行车训练器的作用，防止训练器侧翻和前后左右滑动。

2）可调车把。根据运动员的个人需要调节车把的高低。

〖JP3〗

3）可调车座。根据运动员的个人情况，可调节车座的高低。

4）电子控制器。电子控制器是训练器核心部件之一。教练员可以根据训练的目标和要求对踏蹬频率、电动助力工作时间等指标在电子控制器上进行设定，运动员练习时的即时踏蹬频率、额定强度下的工作时间等指标数据也能在控制器上显示。

5）阻力风扇。阻力风扇安装在训练器的前端，通过链条、齿轮与曲柄相连。随着运动员踏蹬动作的进行，风扇会随之转动，转动的风扇会产生迎风阻力，并通过链条和曲柄将阻力传递到运动员的腿部，使运动员感受到踏蹬阻力。随着踏蹬频率的加快，风扇转速也相应加快，产生的迎风阻力也会加大，运动员受到的踏蹬阻力也随之增加。这样就模拟了运动员实际骑行时随着速度增加身体所受迎风阻力随之增加的情况。而且，自然骑行时运动员是身体先遇到迎风阻力再把它传递到腿部，而频率力量训练器产生的阻力直接作用于运动员腿部，对于发展运动员的腿部力量更为直接。

6）电动助力装置。电动助力装置通过链条、齿轮与阻力风扇和曲柄相连。运动员在做练习时，如踏蹬频率没有达到设定值，电动机不会启动，运动员只能依靠自身的力量来完成踏蹬动作；当踏蹬频率达到或超过设定值时，电动机便会启动，在设定工作时间内带动曲柄转动。这样就可以产生助力作用，帮助运动员完成踏蹬动作。通过助力的运用，可以人为延长运动员工作时间，可有效发展运动员高速踏蹬时的耐力水平。

2.3.2 自行车频率力量训练器与传统自行车训练器械的区别

从可以查阅到的文献资料和近些年对国家队和一些省市队的调查来看，踏蹬频率训练一般是以小传动比快速踏蹬来提高踏蹬频率，如常见的各种自行车练习台；力量训练一般是采用杠铃或其他重物性器械来发展腿部力量。然后，在各种自然条件的骑行中使这两者的训练效果获得结合。由于练习频率是在小阻力（小传动比）的条件下进行的，而在实际骑行中采用较大的传动比时，踏蹬频率就会严重下降或根本蹬不动；而以重物性手段获得的力量，又与自行车骑行时所需的专项力量在动作结构等方面差异极大，所获得的力量同样不能在实际骑行中得到充分发挥[4]。〖JP3〗

自行车频率力量训练器比较传统自行车训练器械的新特点。

1）自行车频率力量训练器利用风扇阻力模拟自行车骑行时遇到的迎风阻力，而且风扇阻力随着踏蹬频率的增加而增加，模拟了实际骑行时随着速度增加所受迎风阻力不断增加的实际情况；改变了踏蹬频率训练只能在小阻力和不变阻力下进行的情况，使频率练习更加符合自行车运动实际情况。

2）使用频率力量训练器练习时，动作结构与自行车实际骑行完全一致，改变了传统力量训练中动作结构与实际不符的状况，所获得的力量由于符合自行车运动专项特点，因此，可以在实际骑行训练中得到充分发挥。

3）由于频率力量训练器将频率训练和专项力量训练融合在同一种训练方法中，改变了传统速度训练中，频率训练与专项力量训练相互脱节的不利状况，使得运动员的踏蹬频率和专项力量得以协调发展，有效提高了运动员的速度能力。

3 结果与分析

3.1 自行车频率力量训练器相关练习科目训练成绩变化分析

在训练实验中，使用频率力量训练器进行踏蹬频率练习，主要包括2种方法：最高频率练习和最长时间练习。

最高频率练习，要求运动员从静止开始，以最大爆发力在最短时间内达到最高踏蹬频率。

最长时间练习，首先根据运动员的最高频率按照一定的百分比设定一个额定值，运动员的踏蹬频率达到该值后，电动机开始工作，帮助运动员完成踏蹬，若低于该值计时器停止计时，电动机停止工作。

这2种练习都要求运动员必须尽最大努力完成每次练习。运动员可根据个人情况确定每种练习的练习次数，以练习成绩不明显下降为准，一般每种练习安排2～4次。

本课题选取了2005年3月至8月的训练器相关练习科目的练习成绩，对每名运动员及运动员整体每项练习科目的月平均值进行比较，见表1。为研究方便，将全体运动员分为主力组和替补组，主力组包括冯永、高亚辉和王启明3人，替补组包括黄涛、魏纪仁、李鹏和徐铜聚4人。

3.1.1 最高频率练习训练成绩变化分析

如图2所示，主力组3名运动员3月份最高频率练习的训练成绩均为6个月中的最低值，从3月开始3名运动员的成绩持续提高。高亚辉和王启明的训练成绩在7月份达到最高值，8月份保持稳定，冯永则在8月份达到自己的最高值。值得注意的是，3名运动员6月份的练习成绩均提高缓慢，高亚辉甚至有所下降，分析原因，认为可能与6月份备战全国场地自行车锦标赛，自行车训练器练习不够系统有关。从图3中可以看到，替补组运动员类似的变化趋势，分析其原因与主力组运动员相似，此处不再详述。

对全体运动员最高频率练习的月平均成绩进行配对样本t检验，发现运动员每月的平均成绩是逐步提高的。3月份的成绩均值是154，8月份的均值是172，均值差是+18，P<0.01，成绩具有非常显著性差异，说明8月份的成绩相对3月份有了显著性提高。统计结果表明，经过半年系统的专门性练习，运动员的最高踏蹬频率不同程度得到提高，说明应用频率力量训练器发展运动员的最高踏蹬频率取得了一定成效。

3.1.2 最长时间练习训练成绩变化分析

图4和图5分别是主力组和替补组运动员最长时间练习成绩月平均值变化图，频率力量训练器设定的额定频率为130周/min，从图4中可以看到，3名运动员从3月至8月保持了训练成绩的稳步上升。其中，冯永8月份的平均成绩46 s，是该项目训练数据中的最大值，他40 s以上成绩的出现次数（5次）在所有实验运动员中也是最多的（其他运动员，只有高亚辉在7月和8月出现过2次40 s以上的成绩），这表明冯永表现出了超出其他人的高速耐力水平。教练员基于冯永的特点，将其主攻方向确定为需要极高速度耐力的1 km计时项目。仅仅经过了不足2年的系统专项训练，冯永在1 km计时项目上实现了国内登顶，并进入了世界先进行列。3名运动员6月至8月间的练习成绩提高缓慢，甚至停滞不前，说明在额定频率为130周/min的情况下，经过一个阶段的训练，运动员的机能能力已经最大限度地得到了调动，成绩的提高速度放缓。此时应及时改变练习条件，提高练习强度，才能促使训练成绩进一步提高。

如图5所示，替补组4名运动员的训练成绩也呈现了逐步提高的趋势，分析其原因与主力组运动员相似，此处不再详述。

对全体运动员最长时间练习的月平均成绩进行了配对样本t检验，发现每月的平均成绩是逐步提高的，3月份的成绩均值是26，8月份是37，均值差是+11，P<0.01，训练成绩有非常显著性差异，说明8月份的成绩相对3月份有了显著性提高。这表明，经过系统训练，运动员额定高频率的保持能力有了明显提高。

3.2 训练实验前后运动员使用传动比的变化情况

除了踏蹬频率之外，专项力量水平（或称使用大传动比的能力）是影响运动员速度能力的另一项重要因素。人体由于受到自身生理特点的限制，当踏蹬频率增加到一定程度时，再要提高是比较困难的，而提高力量相对容易，所以依靠提高专项力量和使用较大传动比来发展运动员的机能能力，进而提高成绩是自行车高级训练阶段更为现实有效的训练途径。为配合自行车频率力量训练器的练习，更好地发挥获得的训练效果，短距离队教练员鼓励运动员在各种骑行训练当中大胆尝试使用更大传动比。表3说明了训练实验前后每位运动员使用传动比的变化情况。

7名运动员中，有5人在一个阶段的专项训练后增大了训练中所用传动比，见表3，而且阶段训练中历次训练和测试的成绩都保持了原有水平甚至有所提高。大部分运动员在训练实验后都能够比较熟练地使用更大传动比，而且训练成绩稳中有升的实际情况充分说明，通过系统的频率力量训练器的专门训练，运动员的专项力量素质均得到有效提高，使得使用大传动进行训练成为可能，为进一步挖掘运动员机能潜力，提高运动成绩奠定了训练基础。

3.3 运动员争先赛资格赛比赛成绩变化情况

场地自行车争先赛设有资格赛，即以行进间200 m俯冲的成绩确定运动员在决赛中的位置。成绩在前的运动员对阵成绩落后的运动员，增加了取胜的几率。各队在日常训练中都把行进间200 m俯冲作为一项重要的练习内容予以强化，166 m俯冲练习是200 m俯冲的一种训练形式，在河南短距离队训练中占有较大的比重。

对3名主力运动员参加2004年和2005年争先赛资格赛的比赛成绩作了记录和分析。

3.3.1 冯永行进间200 m俯冲比赛成绩分析

冯永2004年参加了4次争先赛资格赛比赛，平均成绩11.208 s，最好成绩11.057 s。2005年冯永参加了3次比赛，平均成绩11.041 s，最好成绩10.848 s。2005年无论平均成绩还是最好成绩都好于2004年。

注：1～7代表冯永在2004—2005年依次参加的男子争先赛资格比赛。1为2004年冠军赛第1站、2为2004年冠军赛第2站、3为2004年冠军赛第3站、4为2004年全国锦标赛、5为2005年冠军赛第1站、6为2005年冠军赛第2站、7为全国锦标赛。

3.3.2 高亚辉行进间200m俯冲比赛成绩分析

高亚辉在2004年3站冠军赛的成绩稳步提高，而全国锦标赛成绩出现下滑。2005年开局不理想，但第2站成绩创造了10.862 s的年度个人最好成绩，全国锦标赛10.919 s的成绩也超过了2004年的最好成绩。高亚辉2004年比赛的平均成绩是11.104 s，最好成绩10.967 s。2005年的平均成绩11.023 s，最好成绩10.862 s，2项指标均超过2004年的水平。

3.3.3 王启明行进间200 m俯冲比赛成绩分析

2004年王启明由于受伤等原因只参加了一次争先赛比赛，10.887（当时的全国纪录）的成绩表现不俗。2005年王启明参加了3站冠军赛和一次锦标赛，有3次成绩超过了2004年的10.887，在全国锦标赛上创造了10.489的全国新纪录。

3名运动员参加2个年度争先赛资格赛的比赛成绩显示，3人2005年比赛成绩的平均值和最高值均超过了2004年。2005年运动员在该项目比赛中取得的优异成绩表明，利用频率力量训练器较好地解决了以往训练中专项力量与踏蹬频率无法协调发展的矛盾，促进了运动员速度能力的提高。

3.4 运动员参加国内外大赛获奖情况分析

3.4.1 参加全运会自行车比赛获奖情况

河南自行车短距离项目队参加了第10届全运会的比赛。比赛结果，冯永获得1 km计时赛冠军，王启明夺得争先赛冠军，高亚辉获得凯林赛冠军，冯永、王启明、高亚辉和黄涛4人合作夺取了团体竞速赛冠军，此外还获得2枚铜牌，前8名名次共8个[5]。将8、9、10届全运会河南自行车队在男子短距离项目上的成绩作比较如图9所示。

如图9所示，8、9、10届全运会河南队在男子短距离项目比赛中成绩逐届提高。8运会没有获得一枚奖牌，仅得到一个第5名；9运会获得了1金1铜2枚奖牌，前8名名次4个，成绩有了较大提高；10运会一举夺得4枚金牌、2枚铜牌，前8名名次

共8个，取得了历史性突破。

3.4.2 参加场地自行车世界杯和世锦赛成绩

冯永参加了2005—2006年度的世界杯场地自行车男子1 km计时赛比赛，取得了一站第一、一站第四的好成绩，获得了世锦赛参赛资格，并取得了世锦赛第6名的不俗成绩。其中，冯永夺得世界杯悉尼站男子1 km计时赛金牌，并以1 min 3.16 s的成绩打破了全国纪录，取得了我国自行车男子项目在世界大赛上的首枚金牌[6]。

4 结论与建议

4.1 结论

1）踏蹬频率、专项力量和迎风阻力是影响自行车运动员速度能力最主要的因素。据此，设计了一种自行车专项训练器械——频率力量训练器，设计基本原理是依据自行车运动的专项技术特点，在模拟迎风阻力的情况下，将踏蹬频率与专项力量的训练结合在一起进行。根据频率力量训练器的功能特点设计了一套训练方法，主要包括最高频率练习和最长时间练习2种方式。

2）通过半年周期的训练和比赛研究，受试运动员训练器的最高频率、最长时间练习成绩稳步提高，专项力量能力（使用传动比的能力）也相应增强。运动员在第10届全运会、世界杯等一系列国内外大赛中获得了比较理想的成绩。

3）运动员训练和比赛成绩充分证明，该训练器及其训练方法与手段的设计是科学合理的，且具备实践操作性。它实现了自行车运动踏蹬频率与专项力量训练的有效结合，促进了各种竞技能力协调全面发展，有效提高了运动员的速度能力。

4.2 建议

目前，该速度训练方法与手段体系只是针对河南自行车队男子短距离运动员进行了研究，今后还需以国内其他自行车队的男子和女子短距离运动员为对象进行进一步的验证，对其进行科学补充和完善。

参考文献：

[1]延烽.全国自行车教练员岗位培训班教材：高级[M].北京：国家体委自行车摩托运动管理中心，1997：8086

[2]李良标，吕秋平.运动生物力学[M].北京：北京体育学院出版社，1991：461

[3]延烽.全国自行车教练员岗位培训班教材：初级[M].北京：国家体委自行车摩托运动管理中心，1996：1115

[4]孙伊.自行车短距离项目速度能力训练方法学指导原则发展回顾[J].首都体育学院学报，2007，19（2）：47

[5]孙伊，李志勇，吕峰.对十运会自行车比赛结果的统计及对各项目国内竞争格局的分析[J].首都体育学院学报，2006，18（1）：85

[6]孙伊.论场地自行车短距离项目亚高原训练的可行性[J].首都体育学院学报，2009，21（6）：763766