对2015年世界田径锦标赛冠军刘虹犯规技术的运动学研究

李厚林，高 聪，杨 阳，郭晓冬

对2015年世界田径锦标赛冠军刘虹犯规技术的运动学研究

李厚林1，高 聪2，杨 阳1，郭晓冬1

为了改进奥运会冠军刘虹的比赛技术，主要运用生物力学测试法对我国世锦赛冠军刘虹竞走犯规技术进行运动学对比研究，结果发现：刘虹技术犯规都是腾空犯规，犯规警告在前半程变速提速阶段、变速体能调整阶段和超高速阶段。刘虹步长和步长/身高偏小，高速走步长缩短；头部起伏距离大、犯规阶段头部起伏距离过大；最大腾空时间过长是造成犯规的主要因素；垂直膝关节角度保持能力强，但是低速走摆动腿膝关节角度偏大是刘虹造成技术犯规的主要因素。建议刘虹加强髋部灵活性和身体协调性训练。

运动学；犯规技术；竞走

竞走项目是田径项目具有专门裁判技术判罚比赛项目，因此，在竞走比赛不但需要具有良好的体能能力，还要具有规范的比赛技术。2016年罗马竞走世界杯女子20公里比赛运会意大利运动员娇娇最后进入通道前被取消比赛资格。竞走技术成为竞走项目的生命线，即便主场作战也不能存有侥幸心理。2015年北京世界田径锦标赛女子20公里上，刘虹以1:27:45成绩获得冠军，刘虹被七名国际竞走裁判出示5次黄牌腾空警告，70%裁判认为刘虹的技术存在隐患。世锦赛第三名为葡萄牙运动员Lyudmyla Olyanovska 以1:28:13成绩获得铜牌，但是，她整个比赛过程没有警告和严重警告。针对刘虹竞走技术进行运动学分析，找出刘虹技术犯规的主要问题进行解决极为重要。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本文以北京世界田径锦标赛冠军刘虹竞走技术为研究对象，对刘虹参加2015年北京世界田径锦标赛女子20公里比赛技术进行录像采集，获取研究资料，分析犯规技术的变化特点，找出竞走技术主要问题。

1.2 研究方法

1.2.1 专家访谈法

针对本研究所涉及的竞走技术和不同速度下的技术问题，与国家队主要教练、顾问、科研人员、医务人员和管理人员进行了探讨，也与运动员进行了反馈。还利用2016年黄山选拔赛的机会针对刘虹的技术与会同执教的意大利教练员达米拉诺与国际竞走裁判进行了探讨，使得本研究结论更为客观。

1.2.2 生物力学测量法

科研团队科研人员在科技攻关服务过程中，在技术方面公关过程中对北京世锦赛女子20公里比赛技术进行了视频数据采集和数字化处理。2015年8月28日上午对北京世锦赛女子20公里比赛使用两部CASIO-FH25摄像机进行拍摄。拍摄范围是以竞走运动员比赛主要通过点为中心的平面约4×6m范围，比赛开始和比赛结束后拍下Peak三维标定框架，机高1.10m，摄像机和摄像头距离比赛路线的中心的距离约为14.5m，拍摄频率为120场/秒，两台摄像机主光轴夹角约为100°(现场拍摄图1)。

图1 2015北京世锦赛女子20公里竞走比赛现场拍摄标定框架

使用美国ARIAL公司的 APAS三维运动技术解析系统进行，通过采用日本松井秀治人体惯性参数模型，并依据人体模型标准和研究需要选取21个关节点，对刘虹竞走技术过程进行解析，在平滑过程中以关键时相和运动趋势为平滑依据，采用低滤波法平滑处理，根据关键环节运动的合理性，选择平滑系数为7，获取研究所需参数的原始数据指标。

1.2.3 数理统计法

通过对视频技术进行图像解析，获取原始运动学数据基础上，使用Microsoft Excel 2003进行平均数、标准差等运算。对运动员竞走技术运动学指标进行统计整理，获取研究分析的基础资料。

1.2.4 比较分析法

本文通过对刘虹比赛速走技术参数与葡萄牙运动员Lyudmyla Olyanovska关键技术进行对比研究，并结合刘虹的关键技术参数数据进行横向对比与分析，找出刘虹技术犯规的关键之处，提高研究的价值与意义。

表1 女子20公里竞走主要技术指标统计表

2 结果与分析

2.1 比赛技术犯规速度变化特点

从刘虹的犯规警告阶段来看，刘虹腾空犯规警告出现第6公里、第9公里、第13公里、第18公里和第20公里5个单公里分段阶段。

从犯规阶段比赛速度情况来看，第六公里处于前半程速度最快阶段，由于从第五公里从4:28/km速度快速提高到4:18/km速度，第六公里的平均速度相当于1小时26分水平，这个速度比刘虹个人平均速度快00:05/km，也是刘虹第三好成绩的比赛速度。另外1公里内速度提高了00:10/km，速度变化过大也是造成技术变化的因素之一。第二次警告出现在第九公里段落，第九公里时间为4:28/km；刘虹比赛速度从第七公里快速走(4:20/km)调整到4:28/km的速度，经过三公里超比赛速度的持续竞走，身体体能有了负荷反应，打破了身体机能的动态平衡状态，比赛技术与前程低速走技术比较出现了差异；刘虹在3公里比赛中比Lyudmyla Olyanovska领先了29s，刘虹身体出现了高速变速不适反应，导致技术变化，连续高速变速走也是竞走比赛技术的危险阶段。第三次警告出现在第十三公里，这个阶段也是刘虹调整阶段，通过前阶段的变速，已经形成了领先优势，导致主要对手降速调整，刘虹本身的体能的稳定性也受到影响，尽管经过两公里的调整，但是，身体状态依然没能恢复到比赛技术需要水平，经过两公里的调整才得以恢复，比赛技术犯规一方面受到比赛速度的影响，另一方面受到比赛体能状态的影响。第四次和第五次警告在第18公里和第20公里，速度分别为4:11/km和4:12/km，比比赛平均速度高了4.8%，相当于20公里竞走1:23:40水平，已经远远超过刘虹创造了的1:24:38的世界纪录平均速度，超高速度走也是竞走技术的高危阶段。

刘虹技术犯规出现在前半程变速提速阶段、变速体能调整阶段和超高速阶段，因此，三种阶段是竞走技术的变化的危险阶段。刘虹整体速度阶段为前半程变化大，后程高速冲刺走；Lyudmyla Olyanovska前程速度稳定递增，后程高速冲刺走的速度特点。

2.2 比赛犯规技术步长变化特点

从步长来看(表1)，刘虹和Lyudmyla Olyanovska最大步长为1.11m和1.14m，最小步长分别为1.06m和1.08m，平均步长1.08m和1.12m；刘虹的步长小于Lyudmyla Olyanovska；从身高步长比值来看，刘虹和Lyudmyla Olyanovska最大步长分别为0.689和0.679，最小步长分别为0.658和0.643，平均相对步长分别为0.67和0.667；从相对步长来看，刘虹与Lyudmyla Olyanovska步长/身高比相当，但是小于世界优秀运动员卡尼斯金娜0.716还大步长/身高比，因此，刘虹步长还有增大空间。Lyudmyla Olyanovska步长并不是技术规范的主要因素。

从具体步长来看(表1)，刘虹第6公里的速度提高到4:18/km；步长为1.08m；但是，她第5公里4:28/km速度步长为1.08m，速度提高后步长增大不足也是导致犯规的因素之一，刘虹速度提高主要是步频提高，步长提高不足，根据俄罗斯的研究结果，优秀运动员速度的提升是步长与步频同步提升的结果。从第18公里和第20公里的步长来看，刘虹的步长分别为1.08m和1.09m，这个步长第14公里1.10m和第15公里1.11m的步长相比，步长都缩短了2cm，刘虹速度提高后步长不但没有出现步长相应提高，反而步长缩短，影响了比赛技术；刘虹在后程体能消耗后步长下降仍然是影响技术的主要因素，要注意后程加速动作幅度的增大。Lyudmyla Olyanovska整个比赛过程中步长都在1.10m以上，较大的步长也是技术犯规的因素。

2.3 比赛犯规技术头部起伏变化特点

头顶起伏距离是裁判在远处判罚运动员技术犯规的主要预判依据。从头部垂直起伏距离变化来看(表1)，刘虹平均头部垂直起伏距离为0.117m；Lyudmyla Olyanovska平均头部垂直起伏距离都是0.116m，刘虹身高比Lyudmyla Olyanovska低0.07m，刘虹的头部相对起伏距离大也是造成竞走比赛技术被判罚犯规的因素之一。

从具体值来看(表1)，刘虹犯规警告的第9公里、第18公里和第20公里阶段，头顶起伏高度分别为0.13m.0.14m和0.13m,都大于重心起伏平均值，头顶起伏大，比赛过程中身体重心运行不平稳是技术犯规的因素之一。世界优秀运动员卡尼斯金娜一般控制在0.11m以下头顶起伏距离。刘虹最大头部距离起伏0.14m，Lyudmyla Olyanovska最大头部起伏距离达到0.13m,刘虹头部起伏距离大于Lyudmyla Olyanovska，刘虹0.13m的起伏距离有八个公里分段，其中有三个分段被判罚警告；而Lyudmyla Olyanovska只有4个公里分段头顶起伏距离为0.13m，刘虹对身体重心不如Lyudmyla Olyanovska好。

2.4 比赛犯规技术腾空时间变化特点

腾空判罚是竞走技术判罚的主要犯规性质之一。刘虹世锦赛比赛中犯规性质5次黄牌警告全是腾空警告，因此，腾空时间是腾空犯规的评价指标之一。

从腾空时间来看(表1)，刘虹平均腾空时间为59ms，Lyudmyla Olyanovska腾空时间为48ms，研究认为竞走运动员模糊判罚时间为42-60ms，竞走运动员比赛中腾空时间长于60ms为可见判罚，短于42ms为不可见判罚；刘虹和Lyudmyla Olyanovska腾空时间处于模糊判罚的范围之内，但是，刘虹处于模糊判罚时间的上限；而Lyudmyla Olyanovska处于模糊判罚的下限，也是导致刘虹比赛技术被多次警告的原因。

从最大值来看(表1)，刘虹最大腾空时间为71ms，刘虹有6个分段公里腾空时间在60ms以上，已经超过了模糊判罚时间；而Lyudmyla Olyanovska最大腾空时间为59ms与刘虹的平均腾空时间相同，最大腾空时间处于模糊判罚范围，较短的腾空时间是Lyudmyla Olyanovska的技术优势。

从最小值来看(表1)，刘虹最短腾空时间为50ms，处于肉眼视觉的模糊判罚时间范围；而Lyudmyla Olyanovska最短腾空时间为38ms，其中有6个分段公里腾空时间处于42ms以下，处于模糊判罚的时间下限以下，比赛中腾空时间相对非常安全；刘虹腾空时间主要处于模糊判罚与腾空判罚的时间范围，而Lyudmyla Olyanovska腾空时间主要处于不可见腾空时间和模糊判罚的时间范围，较短的腾空时间是Lyudmyla Olyanovska的技术优势。

2.5 比赛犯规技术膝关节角度变化特点

大腿重叠膝关节角度是反应摆动腿放松水平的主要指标，也是腾空判罚的辅助指标，膝关节角度过小会容易被判罚腾空犯规。

从膝关节角度来看(表1)，刘虹垂直膝关节角度平均为107.6°，Lyudmyla Olyanovska膝关节角度平均为111.7°，竞走优秀运动员常速走膝关节角度大于110°，高速走膝关节角度在100°以上。刘虹低速走中膝关节角度10个分段中有6个分段速度处于小于110°，大于100°，低速走刘虹的小腿后撩较大；第九公里刘虹被判罚腾空警告膝关节角度为110.6，处于优秀运动员临界值，也是被判罚警告的主要原因。Lyudmyla Olyanovska低速走12个分段中，有11个分段垂直膝关节角度大于110°，因此，低速走中，Lyudmyla Olyanovska摆动腿放松技术水平高。

从高速走来看(表1)，刘虹有6个分段速度属于高速走范围，其中刘虹第九公里膝关节角度为110.6°，其它9个分段膝关节角度都处于110°-100°之间，尽管刘虹垂直膝关节角度较小，但是，高速走垂直膝关节角度小并不是被犯规警告的主要因素。Lyudmyla Olyanovska8个低速走分段中，有6个分段垂直膝关节角度大于110°，有2个分段垂直膝关节角度介于110°-100°，Lyudmyla Olyanovska高度走中垂直膝关节角度处于优秀运动员低速走的范围，摆动腿放松水平更高。

3 结论与建议

3.1 刘虹技术犯规都是腾空犯规，犯规警告在前半程变速提速阶段、变速体能调整阶段和超高速阶段。

3.2 刘虹步长偏小，步长/身高与世界优秀运动员相当，但是与世界顶级技术运动员还有差距，技术警告阶段步长变短，需要提高速度提高时步长保持能力。

3.3 刘虹全程平均头部起伏距离大、犯规阶段头部起伏距离明显增大，造成竞走比赛技术被判罚犯规。

3.4 刘虹腾空时间偏长，最大腾空时间过长是造成犯规的主要因素；腾空时间介于模糊判罚时间范围和模糊判罚时间上限以上；世界优秀运动员腾空时间介于模糊判罚时间范围和模糊判罚时间下限一下。

3.5 刘虹垂直膝关节角度保持能力强，但是低速走摆动腿膝关节角度偏大是刘虹造成技术犯规的主要因素；高速走走垂直膝关节较为合理。

3.6 建议刘虹加强髋部灵活性和身体协调性训练，控制腾空时间、缩小身体重心起伏、比赛加速保持步长，改进低速走摆动腿放松水平，控制膝关节角度。

[1] A.G. Polozkov.ПАРАМЕТРЫ ШАГА ОЛЬГИ КАНИСКИНОЙ -ЧЕМПИОНКИ МИРА ПО СПОРТИВНОЙ ХОДЬБЕ 2011 Г.[J] ТРЕНЕР. УДК / UDC: 796.421:73-75.

[2] Brian Hanley,Athanassios Bissas,Andrew Drake.Kinematic characteristic of elite men’s 50km race walking[J].European Journal of Sport Science,2013,13(3):272-279.

Hanley Brian，Bissas Athanassios，Drake Andrew.Analysis of lower limb internal kinetics and electromyography in elite race walking[J].Journal of sports science,2013,31(11)：1222-1232.

[3] 李厚林.《“复合钟摆”运动生物力学原理在竞走技术创新中的应用研究》[J].西安体育学院学报，2013，30(2)：196-203

[4] [俄]盖·依·卡拉廖夫著；田克敉译.《竞走运动-培养高水平竞走运动员的理论与方法》[M]北京.人民体育出版社.2009.4.

KinesiologyStudyontheFoulTechniqueof2015WorldAthleticsChampionshipChampionLiuHong

Li Houlin1, Gao Cong2,Yang Yang1,Guo Xiaodong1

In order to improve the technique of Olympic Champion Liu Hong, this paper mainly uses biomechanical test method to make comparative research on the foul technique of Beijing World Athletics Championship champion Liu Hong. Results show that: all her fouls are lifting fouls, and warning occurs during first half speed changing and acceleration phase, adjusting speed changing phase, and hyper acceleration phase. The main factors for her foul are due to short step length and step/height ratio. Long head fluctuation distance, too long in foul phase. The main cause is long max lifting time. Her vertical knee ankle holding ability is strong, while lag and knee movement angle is too large. It is suggested that Liu Hong should enhance hip flexibility and body coordination training.

kinesiology; foul technique; race walking

北京市教育委员会：科技创新服务能力建设-科研水平提高定额-体育教育训练学理论与实践研究(科研类)资助(项目编号：PXM2017_014206_000017)

李厚林(1977-)，男，山东济宁人，副教授，博士，研究方向：田径教学与训练。

1.首都体育学院 ，北京 100191 Capital University of Physical Education and Sports, Beijing 100191, China. 2.西安体育学院，陕西 西安 710068

G821

：A

：1005-0256(2017)09-0017-3

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.09.008