短跑起跑后蹬时间－压力曲线的特征研究——以第16届亚运会男子100m跑运动员为例

罗江南，谢洪昌，杜少武

(1.湛江师范学院体育学院，广东湛江 524048;2.江西师范大学体育学院，江西南昌 330027)

短跑起跑后蹬时间－压力曲线的特征研究
——以第16届亚运会男子100m跑运动员为例

罗江南1，谢洪昌1，杜少武2

(1.湛江师范学院体育学院，广东湛江 524048;2.江西师范大学体育学院，江西南昌 330027)

为提高我国短跑运动技术水平提供理论支持，以第16届亚运会100m跑男运动员为研究对象，通过对54人次的起跑后蹬时间－压力曲线结构进行对比分析，得出了双波峰与三波峰两种曲线类型。研究结果表明:双波峰结构优势在于双脚后蹬时间短和双脚后蹬力量更大，是一种更为合理的起跑后蹬时间－压力曲线结构。在起跑训练中，我们应重点加强双脚后蹬用力协同性的训练。如果劳义在起跑训练中将其起跑后蹬时间－压力曲线由三波峰结构转变为双波峰结构，将使他的100m成绩由10.24s提高到10.21s的水平。

短跑;起跑;后蹬;时间－压力曲线

短跑成绩由起跑、起跑后加速跑、途中跑和终点冲刺四部分因素构成。诚然，途中跑是影响短跑成绩的最主要因素［1］。在当今世界竞技运动水平不断提高，竞争对手间差距日益缩小，短跑成绩以1/100s来记录的今天，每个细微的技术环节都可能影响运动员的名次。虽然起跑是短跑中的最初部分，但是起跑的好坏对其后的三个阶段水平能否正常发挥起着决定作用［1］。因此，运动员的起跑技术和能力对提高短跑成绩势必会产生重要作用。为了探索影响起跑速度的深层次原因，为提高我国短跑运动技术水平提供理论支持，本研究以第16届亚运会100m跑男运动员54人次的起跑后蹬时间－压力曲线为研究对象，重点对时间－压力曲线的线形进行探索。

过去大量关于短跑起跑的文献研究重点，主要集中在起跑的反应时、起跑器的安装和起跑时运动员的身体姿态对运动效果影响等方面，只是单一地考虑了力学上的因素或时间维度上的因素。随着科学技术的高度发展，在大型运动会的短跑比赛中，通过安装在运动员起跑器上的电子起跑监测系统，对运动员起跑后蹬时间－压力进行测量。以运动员起跑动作施加于起跑器的压力达到设定阈值的时间，从而间接推断运动员起跑反应时是否超限，来判定运动员起跑犯规的情况。在运动员蹬踏起跑器到双脚离开起跑器这一过程当中，会在电子起跑监测系统中形成一个起跑后蹬时间－压力曲线。由于每个运动员从开始对起跑器施压到双脚离开起跑器这一过程当中，对起跑器所施加的压力以及所形成的压力曲线的线形是不同的，从中可以反映出运动员蹬力在时间维度上的变化情况。这就提示我们，只有将力与时间维度综合起来考虑，才能探寻出影响起跑速度的深层次原因。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

以第16届广州亚运会田径100m跑比赛男运动员54人次起跑后蹬时间－压力曲线为研究对象。其中，第一轮预赛28人次，人员为:AL HARTHIBarakat，LAO Yi，ZHENG Dongsheng，FRANCIS Samuel elebari，WIBOWO Suryo Agung，HABEEB Yahya Hassan I，LAI Chun Ho，TSUIChi Ho，ALNASHRIYasir Baalghayth A，MOHAMMED ABDUL NAJEEB Qureshi，MEENAPRA Jirapong，YIWei Chen，ERIGUCHIMasashi，KIM Kukyoung，SONDEE Wachara，WANG Wen Tang，BURUMI Franklin Ramses，LIM Heenam，RANE Krishnakumar Satish，JAMAL Muhammad Amirudin，MUSTAPA Muhammad Elfi，ALZAABIAhmed Juma，AL JABRIFahad，ALRASHEDIMohamed Ahmed Sanad，MOHAMMED Aymen，AHMED Ahmed Azneem，THARU Tilak Ram，ISLAM Azharul;半决赛 18人次，人员为:LAO Yi，TSUI Chi Ho，AL HARTHI Barakat，ALNASHRI Yasir Baalghayth A，HABEEB Yahya Hassan I，WIBOWO Suryo Agung，LAIChun Ho，ZHENG Dongsheng，LIM Heenam，MOHAMMED ABDUL NAJEEB Qureshi，SONDEE Wachara，KIM Kukyoung，MEENAPRA Jirapong，BURUMIFranklin Ramses，ERIGUCHIMasashi，RANE Krishnakumar Satish，YIWei Chen，ALZAABI Ahmed Juma;决赛8人次，人员为:LAO Yi，ALNASHRI Yasir Baalghayth A，AL HARTHIBarakat，LAIChun Ho，HABEEB Yahya Hassan，WIBOWO Suryo Agung，ZHENG Dongsheng，TSUIChi Ho。

1.2 研究方法

1.2.1 电子起跑监测记录:用Fairplay电子起跑监测系统对所有短跑运动员起跑后蹬时间－压力曲线进行监测、记录，对获得的图形进行分类。

1.2.2 数理统计法:所有数据采用SPSS17.0统计软件进行分析处理，显著性水平为P＜0.05，非常显著性水平为P＜0.01。

1.2.3 灰色关联分析法:采用灰色系统理论建模系统3.0，对各指标与起动时间的关联度进行分析。

1.2.4 生物力学分析法:采用运动技术和生物力学结合方法，对影响起动时间的因素进行逻辑推理和分析。

2 结果与分析

2.1 起跑后蹬时间－压力曲线中时间结点的划分

图1 两种压力曲线

根据Franklin M.Henry的研究，起跑后蹬时间－压力曲线的最低谷位置为抬后脚的时刻，压力消失为抬前脚的时刻［2］，进而可以将这两种起跑后蹬时间－压力曲线分成不同的时间段(见图1):(1)横坐标0到压力曲线的起动位置就是运动员的实际起跑反应时间段;(2)横坐标0到压力曲线的压力域值(40kg)位置就是在电子起跑监测系统中运动员的起跑反应时间段。在电子起跑监测系统中，起跑反应时间的判定是从运动员听到发令枪声到起跑动作施加于起跑器的压力达到设定阈值的时间。电子监测系统中的起跑反应时间与实际起跑反应时间是有区别的，这个时间值要比实际起跑反应时间值略大;(3)压力曲线的起动位置到抬前脚位置的这段时间为起动时间段，即运动员完成起跑动作的阶段;(4)根据起跑动作完成情况，可将整个起动时间段再细分为两个子阶段:一是起动到抬后脚这个时间段，即双脚后蹬阶段;二是抬后脚到抬前脚的这个时间段，即单脚后蹬阶段。

2.2 两种起跑后蹬时间－压力曲线3个时间段的对比分析

整个起跑时间包括反应时间和起动时间，从听到枪声到开始蹬起跑器所用的时间叫反应时间，从开始蹬起跑器到前脚蹬离起跑器所用的时间叫起动时间［3］。运动训练学理论认为，反应速度是指人对各种信号(声、光、触等)快速应答能力。动作速度是指人体某一部分快速完成某一动作的能力［4］。反应时间体现的是运动员的反应速度，起动时间体现的是运动员的动作速度。反应速度由神经反射通路的传导速度所决定，基本属于纯生理过程，纯生理过程的提高是相当困难的［4］。在水平接近的高水平选手中，反应时间对成绩的影响没有显著性［5］。而动作速度却可以通过训练手段来加以提高。因此，运动员起跑后蹬时间－压力曲线的动作速度阶段，即起动时间段，才是整个起跑过程最值得研究和改善的地方。如果短跑起跑的研究只是单一考虑力学上的因素或时间维度上的因素，而不考虑在起跑过程中，特别是运动员起动时间阶段，力与时间维度这两个因素的密切相关，那么，势必影响我国100m跑运动及其研究的发展。

在第16届亚运会男子100m比赛运动员起跑后蹬的时间－压力曲线的54个样本中，根据起动时间段线形的不同，可分为双波峰和三波峰两种线形(见图1)，其中双波峰结构类型26个，三波峰结构类型为28个。两种线型分别占样本总数的48.1%和51.9%。(见表1)

2.2.1 起动时间段两种起跑后蹬时间－压力曲线的对比分析

表1 两种线形的百分数及起动时间平均值的比较

起动时间是运动员完成起跑动作所用的时间，与运动员的技术动作和身体素质有着密切联系。因此，起动时间真正反映出运动员起跑速度的快慢，是判断运动员起跑技术优劣的重要指标。运动员的反应时间是在运动员完成起跑动作之前的生理延迟时间，与运动员所采用的技术动作并无联系。运动员对枪声信号应答的快慢以及起跑压力监测系统压力域值的大小是不会影响运动员的起动时间的。在一个以时间来判定胜负的项目中，起跑所需的起动时间短就是我们应该采用的技术。从两种曲线平均起动时间来看(见表1)，两者具有非常显著的差异(P＜0.01)。双波峰的起动时间明显比三波峰要短，说明起跑后蹬时间－压力曲线为双波峰的起跑技术具有更快的起动速度。

2.2.2 双脚后蹬阶段两种起跑后蹬时间－压力曲线的对比分析

在双脚后蹬阶段，双波峰与三波峰这两种曲线在线形结构上具有显著差异(见图1)。双波峰在这个时间段里只出现一个明显波峰，且为最大值。而三波峰有两个明显的波峰，其中有一个波峰是最大值。将这个阶段两种曲线的最大峰值(K双)、达到峰值的时间(t双)及双脚后蹬时间(T双)的均值进行独立样本t检验来分析两种曲线之间的差异(见表2)。

表2 双脚后蹬阶段t双、K双、T双平均值的比较

从表2可知，在双脚后蹬阶段，从运动员蹬力达到峰值的时间t双来看，双波峰比三波峰所需时间略短，但双波峰与三波峰在达到最高峰值时间上并无显著差异(P＞0.05)。从运动员后蹬的最大力量也就是压力曲线的最高峰值K双来看，双波峰比三波峰具有更大的蹬地力，两者具有非常显著的差异(P＜0.01)。从运动员的双脚后蹬时间T双来看，双波峰比三波峰短，两者之间也具有非常显著的差异(P＜0.01)。

在双脚后蹬阶段，综合两种曲线的线形结构以及力学数据的情况，双波峰与三波峰这两种曲线之间，蹬力在时间维度上的变化情况具有显著性差异。

2.2.3 单脚后蹬阶段两种起跑后蹬时间－压力曲线的对比分析

由图1可见，单脚后蹬阶段，双波峰和三波峰这两种曲线都再次出现一个明显波峰，在这个阶段，两种曲线在线形的基本结构上没有显著差异。

表3 单脚后蹬阶段t单、K单、T单平均值的比较

表3可见，单脚后蹬阶段，两种曲线在运动员单脚蹬力达到峰值的时间(t单)，运动员单脚后蹬的最大力量(K单)及运动员的单脚后蹬时间(T单)三项指标的平均值上，经独立样本t检验，均无显著性差异(P＞0.05)。

在单脚后蹬阶段，两种曲线的线形结构以及力学数据均无显著差异，因此，双波峰和三波峰这两种曲线之间，蹬力在时间维度上的变化情况无显著性差异。

2.3 影响起动时间主要因素的分析

2.3.1 相关指标与起动时间的灰色关联分析

将起动时间T总作为母数列，K双、t双、T双、K单、t单、T单这6个指标因素作为子数列，用灰色关联的理论和方法进行分析，以确定影响两种起跑后蹬时间－压力曲线起动时间的主要因素，从而探讨提高起跑技术的内在特征和机理。

表4 K双、t双、T双、K单、t单、T单与T总的邓氏关联度

从各个指标与起动时间的关联度来看，双脚后蹬的时间T双与单脚后蹬的时间T单这两个指标排在第1位和第2位，对起动时间的影响最大，因此，在运动员的起跑训练中，减少后蹬时间是提高运动员起动速度最有效、最直接的方式。双脚后蹬阶段的蹬力最大值K双与单脚后蹬阶段的蹬力最大值K单对起动时间的关联度分别是0.72和0.73，对起动时间的影响也比较大。短跑属于极量强度的项目，其特点是高功率输出。故要求肌肉有高速收缩能力和在较长时间内保持高速收缩的能力，同时还要求在收缩时产生较大的力量。所以，力量素质对于短跑运动员来说是非常重要的［6］。从力学公式F=ma可知，力量(F)等于人体质量(m)与加速度(a)的乘积。力量是引起人体加速度的原因，力量越大则加速度越大。加速度越大则人体运动速度也就越快。所以，在人体质量一定的情况下，最大限度的提高人体加速度，对力量的要求要偏重于相对力量。相对力量越是大，肌肉越容易在运动中克服内、外阻力产生快速的收缩速度［7］。这说明，发展运动员的腿部力量，提高运动员的蹬地力量也是提高运动员起动速度的有效方法。在许多运动项目中，力量的发展水平与技术因素是影响动作速度和位移速度的重要因素［8］。

将上述6项指标再分成双脚后蹬阶段和单脚后蹬阶段进行分析。由两种起跑后蹬压力曲线3个时间段的对比分析研究可知，在单脚后蹬阶段，蹬力在时间维度上的变化情况，双波峰与三波峰没有显著性差异，所以在单脚后蹬阶段并不能判断出哪种起跑后蹬时间－压力曲线更为合理、更具优势。双波峰与三波峰差异在于双脚后蹬阶段，在这个阶段，蹬力在时间维度上的变化情况，两者具有显著性差异，因此，双脚后蹬阶段的3个指标K双、t双、T双是判断这两种曲线优劣的重要指标。在这3个指标当中，双波峰曲线与三波峰曲线在T双与K双这两个指标上具有非常显著性差异，且T双与K双这两个指标与起动时间的关联度都较高，因此，双脚后蹬时间T双和双脚后蹬阶段的蹬力最大值K双是造成两种起跑后蹬压力曲线在起动时间上具有显著性差异的两个重要因素。双波峰曲线结构相比三波峰曲线结构在起动时间上具有明显优势，其优势在于双脚后蹬时间短和双脚后蹬力量更大。

2.3.2 后蹬用力环节对起动时间影响因素的分析

在短跑起跑过程中，为了迅速蹬离起跑器，运动员听到枪声或“跑”以后，必须在特定的时间内对起跑器产生作用力。力学动量定理F△t=mvt－mv0表明:动量等于力在时间上的变化量。当运动员在起跑器上时，他的初始动量为0(mv0=0)。由于运动员的质量不变，因此蹬离起跑器的速度与蹬离起跑器的动量成比例。但方向相反，动量越大，运动员的速度越快。［3］在△t与m相同的情况下，提高F就能获得更大的动量，从而得出更大的速度vt。再根据公式t=S/v，加快速度就能使运动员快速蹬离起跑器，减少起动时间。在运动员体重以及蹬力达到峰值的时间没有差别的情况下，后蹬力量就是影响起动速度，从而最终影响起动时间的最重要因素。在单脚后蹬阶段，两种曲线类型在蹬力的最大峰值以及达到蹬力最大峰值的时间上没有显著差异，由此可见，起跑后蹬时间－压力曲线结构为双波峰的运动员与三波峰的运动员在腿部力量上无显著差异，双脚后蹬阶段蹬力最大峰值的显著性差异不是来自运动员的腿部力量，而是来自运动员起跑后蹬技术上的差异。

在双脚后蹬阶段，后蹬力量来自双脚共同用力，因此波峰值比单脚后蹬阶段的波峰值高。在双脚后蹬阶段，不同的运动员在前、后腿达到自己的最大蹬力时间上是有区别的。因此，在起跑后蹬时间－压力曲线上表现出不同的波形结构。如果运动员的双脚在达到最大蹬力时间上不一致的话，那么在起跑后蹬时间－压力曲线上就会表现为两个峰值相对较低的双波峰结构;如果运动员的双脚在达到最大蹬力时间上是一致的话，双脚的最大蹬力就会叠加，双脚最大蹬力的波峰就会重叠，从而在起跑后蹬时间－压力曲线上表现为一个峰值相对较高的单波峰结构。因此，双波峰曲线类型的运动员比三波峰曲线类型的运动员双脚后蹬力量更大，获得的动量及速度更高，因而双脚后蹬时间更短，是一种更为合理的起跑后蹬时间－压力曲线结构。

综上所述，双脚后蹬用力的协同性是造成双波峰曲线结构相比三波峰曲线结构在双脚后蹬时间上更短以及双脚后蹬力量上更大，从而最终造成两种曲线结构在起动时间上具有显著性差异的最根本因素。在起跑训练时应注意加强双腿同时用力技术环节的训练，即注重双脚后蹬用力的协同性训练。

2.4 劳义的起跑后蹬时间－压力曲线的分析

图2 劳义的起跑时间－压力曲线

我国运动员劳义在第16届亚运会男子100m比赛中以10.24s取得了冠军，但胜利取得主要是靠后程的追赶。由图2可见，起跑时他的整个起跑过程共耗时458ms，是所有参加决赛的运动员当中最慢的。其中起动时间T总为331ms，明显慢于所有参赛运动员的308.7ms平均值。劳义单脚支撑阶段最大蹬力K单是40.0kg，高于所有参赛运动员的37.9kg平均值，这说明他的下肢力量是不错的。但在双脚支撑阶段，劳义最大蹬力K双只有68.0kg，明显低于所有参赛运动员的91.1kg平均值;双脚支撑时间T双为198ms，明显高于所有参赛运动员的181ms平均值。造成他起动速度慢的主要原因是由于他的起跑后蹬时间－压力曲线呈三波峰结构，表明其双脚用力的协同性差，以至于双脚的蹬力峰值不能叠加，造成双脚后蹬阶段的后蹬力量不足。

劳义在今后的训练中应采用起跑后蹬时间－压力曲线的监测来改进起跑技术，突出加强双脚蹬地的协同性训练，以提高双脚支撑阶段的最大蹬力，从而使起跑后蹬时间－压力曲线由三波峰结构转变为双波峰结构。起跑后蹬时间－压力曲线为双波峰结构的运动员，其平均起动时间为298.46ms，如果劳义能达到这个平均水平，可以减少他的起动时间32.54ms，这将使他的100m成绩由10.24s提高到10.21s的水平。

3 结论

3.1 第16届亚运会男子100m比赛运动员起跑后蹬时间－压力曲线分为双波峰和三波峰两种线型，双波峰的起动时间比三波峰要短。

3.2 在双脚后蹬阶段，蹬力在时间维度上的变化情况，双波峰和三波峰有显著性差异。

3.3 在单脚后蹬阶段，蹬力在时间维度上的变化情况，双波峰和三波峰无显著性差异。

3.4 双波峰起跑后蹬时间－压力曲线结构优势在于，双脚后蹬时间短和双脚后蹬力量更大，是一种更为合理的起跑后蹬时间－压力曲线结构。

3.5 双脚后蹬用力的协同性是影响起动时间的最根本因素，加强双脚后蹬用力协同性训练应成为起跑练习的重点。

3.6 劳义在起跑训练中应突出加强双脚蹬地的协同用力训练，如果能将其起跑后蹬时间－压力曲线由三波峰结构转变为双波峰结构，他的100m成绩可由10.24s提高到10.21s的水平。

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［8］姚卫宇.影响短跑起跑速度的若干因素分析［J］.成都体育学院学报，2003(4):41－43

Research on the Features of Time－pressure Curve of Sprint Pre－start Back Kick——Based on the sample of the pre－start back kick time and pressure curve of the 100－metremale sprinters in the 16thAsian Games

LUO Jiang－nan1，XIE Hong－chang1，DU Shao－wu2

(1.School of Physical Education，Zhanjiang Normal University，Zhanjiang 524048，China;
2.School of Physical Education，Jiangxi Normal University，Nanchang 330027，China)

To provide theoretical support for the sprint technique of China，taking the 100－metremale sprinters in the16th A-sian Games as subjects，this article compared and analyzed the structure of the pre－start back kick time－pressure curve of 54 person－time，getting two curve types i.e.double－peak curve and three－peak curve.The result of the research proves that the advantage of double－peak curve is shorter back kick timewith stronger force，which is amore reasonable structure of pre－start back kick time and pressure curve.In the training for the start of sprint，we should emphasize the coordination of back kick force.If the three － peak curve can be changed into double － peak curve in the training process，Lao Yi＇s score for 100 － metre sprint can be improved from 10.24s to 10.21s.

Sprint;Start;Back kick;Time－pressure curve

G822.1

A

1007－323X(2012)02－0106－05

2012－01－18

罗江南(1974－)，男，广东丰顺人，讲师，硕士研究生

研究方向:体育教学与训练