中国优秀女子链球运动员王峥备战东京奥运会投掷技术的量化跟踪研究

李利强 孙宇亮 郭 晨 万炳军，

(1.西藏民族大学 体育学院， 陕西 咸阳 712082;2.陕西师范大学 体育学院， 陕西 西安 710119;3.陕西师范大学 青少年体育研究中心，陕西 西安 710119)

2019年9月2日，国务院发布的《体育强国建设刚要》中明确提出持续推进竞技体育发展，实施科技助力奥运工程[1]。链球项目和亚洲女子纪录保持者王峥，近年来多次在世界大赛中为我国争金夺银，其一直以来都是国家田径队备战东京奥运会的重点。2019年全国田径锦标赛中，王峥依然以76.26米的优异成绩稳定排名年度亚洲第一。但是，有不少研究指出，王峥目前仍存在大赛中发挥不稳、竞技能力表现不充分等现象[2-4]。因此，通过对系列比赛的跟踪量化，研究王峥链球投掷技术表现及变化趋势，对全面落实科技助力奥运方针，完善投掷项目在东京奥运会取得理想成绩至关重要。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以女子链球投掷运动员王峥备战东京奥运会投掷技术的量化跟踪为研究对象，通过对其2018年参加的全国田径投掷项群赛1(下文简称(项群赛-1))、2018全国田径投掷项群赛2(下文简称(项群赛-2))、2018全国田径大奖赛2(下文简称(大奖赛-2))三场国内大赛的投掷技术进行跟踪研究，分析王峥投掷过程的技术劣势。

表1 女子链球运动员王峥简况表

注：体重记录时间为2018年4月。

1.2 技术指标的选取

本研究选取指标主要依据已有研究文献、采用研究方法和研究目的三方面确定。据此，研究选取了投掷过程时间参数、投掷过程速度参数、投掷过程角度参数、投掷过程距离与轨迹参数4个维度的12个二级指标作为研究技术的指标，具体指标明细罗列如下：

表2 技术研究选取分析指标罗列表

1.2 研究方法

1.2.1 跟踪拍摄

利用两台高速摄像机(采集频率设置为120Hz)对王峥2018年的三场次国内大赛的投掷技术(最远一次投掷)进行定点、定焦跟踪拍摄。首先使用PEAK辐射式三维标定框架进行标定，分别于赛前和赛后将标定框架放置于投掷圈中央进行拍摄，拍摄前架设机器并进行同步设置。1号机放置于运动员站位正侧面，2号机放置于运动员正后方，两机主光轴对准运动员，夹角约为 90°。场地设计与拍摄现场实况如图1所示：

图1 比赛场地拍摄方案示意图

1.2.2 三维录像量化解析

采用前苏联扎齐奥尔斯基三维人体模型，将人体分为16个关节点，对两台高速摄像机采集的二维图像进行DLT三维重构。通过视讯解析系统将运动员完成投掷时各关节点的空间三维录像进行量化处理得到投掷过程原始数据，对数据进行平滑处理，平滑系数为10Hz。后采用Qtools、Origin和Excel三种数据处理软件进行三维空间数据量化后的指标计算与处理，得到运动员完成投掷技术时关键指标参数变化规律，继而进行下一步的技术分析。

表3 跟踪拍摄比赛及解析投掷信息一览表

2 符号的说明

为方便研究过程中关键时节点的表述，同时准确掌握各技术阶段，进而更加精确地进行技术量化分析，根据研究需要，同时结合已掌握的研究资料，本研究将运动员的投掷过程划分为若干时项，并用相应符号表示了投掷过程中的各技术关键点，以求方便研究过程，提高研究效率。

表4 投掷过程各时项关键点符号说明表

P→R↑1 R↓1→R↑2 R↓2→R↑3 R↓3→R↑4 R↓4→R↑5 D图2 王峥投掷旋转过程时项划分图

3 研究结果与分析

3.1 时间参数的分析

3.1.1 每圈旋转时间分配与总时长分析

从投掷过程旋转时间分配情况来看，王峥前三圈旋转用时控制相对较好。但从第四圈用时情况来看存在问题较大。理论而言，在完成投掷动作时加速过程用时应逐圈缩短，且世界高水平运动员投掷时间缩短率要明显好于普通运动员[5]。王峥三站次比赛T4分别为0.68s、0.44s和0.47s，较第三圈用时而言加速不明显。三站比赛第三圈和第四圈用时变化趋势分别为0.47s、0.68s，0.48s、0.44s，0.47s、0.47s，尤其在项群赛-1比赛中，第四圈用时比第三圈长0.21秒，明显说明了加速过程第四圈用时过长，加速效果差的问题。可见，王峥旋转各圈用时存在的问题主要归结为第四圈旋转用时缩短不明显且存在不稳定现象，没能很好和前三圈加速形成由长到短的线性下降趋势，影响了加速效果，反映出其主要加速节奏不连贯的问题出在第四圈旋转阶段。

表5 王峥每圈旋转T分配情况 单位/s

从旋转总用时方面来看，在本赛季的三场比赛中，王峥投掷总用时平均为2.29秒，较打破亚洲记录同期2.17s投掷用时相比，表现出旋转用时加长，且旋转速度快的优势表现不再明显的特征。项群赛-1和项群赛-2同样投出71.39米的成绩，但投掷旋转用时起伏较大，相差0.19秒，加速用时不稳定现象明显。

3.1.2 单双脚支撑时间分析

表6 王峥旋转过程单双脚支撑T分配情况 单位/s

投掷过程单支撑是过度阶段，链球速度增长主要集中在双支撑阶段。从理论上分析，在一定范围内双支撑时间占比越大，旋转加速效果越好[6]。从上表可以看出，将旋转过程分为单支撑、双支撑两个部分来看，王峥旋转加速单双支撑分配比较合理，从项群赛-1到大奖赛-2，三站比赛双支撑分别占Tt比为46.3%、49.8%、52.1%，单支撑分别占Tt比为53.7%、50.2%、47.9%，单双支撑分配处于稳定并基本处于各占旋转Tt50%左右的水平，单双脚支撑分配合理。然而，在三站比赛旋转过程中，王峥前两圈双支撑时间较为稳定且略有增长，第三圈和第四圈双支撑时间开始下降，除2018全国田径投掷项群赛-2第四圈双支撑时间下降幅度较大，达到0.05s，其余两站比赛整体双支撑时间相对稳定。反映出王峥在投掷过程中，其双支撑时间处于基本稳定的水平，虽第三和第四圈略有下降，但整体处于平稳水平，基本保证了链球投掷过程加速旋转中持续加速的要求，为链球获得持续加速提供了基础和保障。

3.2 速度参数的分析

3.2.1 链球运行与出手速度

投掷项目的出手速度和出手高度、角度具有高度相关性，且出手角度与出手速度正相关，且器械在加速过程中速度增大的线性表现越好，且出手瞬间前后速度越接近整个投掷过程的器械运行速度最大值，则投掷效果越好[7,8]。

图3 投掷过程链球运行速度及出手速度变化趋势图

王峥创造亚洲记录时，在出手角度为37°情况下，出手速度仍达到30m/s[2]。在本赛季三场次比赛中，王峥投掷过程中链球出手速度分别为33.39m/s、27.42m/s和26.33m/s，出手速度起伏变化较大且总体未能表现出高水平。从加速过程链球速度变化情况来看，项群赛-1加速状态相对较好，表现出了加速过程中的曲线起伏，项群赛-2和大奖赛-2链球速度变化规律性较差，加速过程未变现出规律性线性起伏特点，投掷效果也不理想。

综合王峥投掷过程链球速度变化情况可知，目前王峥在加速过程中对器械持续加速能力不稳定，器械速度变化起伏较大，反映出现阶段王峥对加速节奏的不稳定。

3.2.2 身体重心速度

在本赛季三场比赛中，王铮投掷过程身体重心速度变化趋于规律，从第一圈旋转到出手时刻，重心速度均呈动态变化，在第三圈末到第四圈转动开始时达到最大值。出手时刻重心速度均呈低点状态，符合出手时刻控制身体，稳定重心的投掷客观需要。但从三站次投掷身体重心速度曲线升降幅度来看，加速过程存在重心不稳定现象，主要表现为四圈加速速度变化为非等幅线性前进，而在第三圈出现身体重心速度的最大值。

图4 王峥投掷过程身体重心变化速度图

3.3 角度参数分析

3.3.1 链运行和出手角度

链球运行角是运动员持器械旋转加速过程中器械飞行轨迹与运动员重心在地面上的投射点形成的连线与水平面形成的夹角。在旋转加速过程中，随着运动员旋转幅度和速度的逐渐加快，器械运行的低点会逐渐降低，高点逐渐增高，链球运行角随之呈现低点逐渐降低，高点逐渐升高的特点[9,10]。且出手角度与出手速度呈正相关关系，当出手速度和高度一定时，最佳的出手角度往往能帮助投掷者获得最佳的出手效果[7]。

三站次比赛加速旋转过程中，从第一圈到第四圈旋转整体来看，器械运行角逐渐增大的波浪式推进模式，第四圈和最后用力阶段达到最大值。但大奖赛-2投掷过程中出手时链球运行角处于低值，出手时刻稍早，可反推出王峥在大奖赛-2投掷过程中最后用力阶段出手偏早，这可能是其此站比赛投掷成绩不理想的原因之一。但整体分析投掷技术表现，研究王峥器械运行角度变化相对合理，符合链球运动加速过程运行角变化的基本特点。器械出手角度方面，目前投掷项目实践中最佳出手角度被学界公认为在37°—43°之间[11,12]，从2018赛季国内三场次投掷的出手角度来看，出手角度分别为28.21°、29.62°和29.98°。王峥目前出手角度偏小，未能达到出手角度的实践公认最佳范围，这可能是影响其投掷成绩的最主要原因。

图5 链球运行角及出手角度变化

3.3.2 肩髋扭转角变化

链球投掷过程需要身体做旋转运动带动器械加速，此时人体会发生以身体躯干轴为中心轴的旋转运动，上下肢旋转先后次序使人体发生了以腰部肌肉群为牵拉点的扭转，这种牵拉是影响人体对器械加速效果的重要因素[13]，基于此，本研究基于人体动力学规律定义了“肩髋角”，即：旋转过程中人体上肢两肩(肩锋即A点和B点)的连线与两髋(E点和F点)连线在地面形成的投影角。

图6 肩髋扭转角示意图 图7 王峥投掷过程肩髋扭转角变化图

理论而言，投掷技术表现较好时，四圈旋转是有规律的持续加速过程，上肢躯干肌肉的紧绷发力是“紧—松—紧”的持续往复过程，肩髋角在链球旋转加速过程中为规律性的变化曲线，且在每圈双支撑结束时躯干扭转达到最大时，肩髋角达到高值。由上图看出，王峥在项群赛-1比赛投掷当中，第一圈双支撑结束时达肩髋角到了整个投掷过程的最大值，第二和第三圈均在双支撑结束时达到本圈旋转的最大值，第四圈角度变化浮动不稳定；在项群赛-2比赛投掷当中，肩髋角变化依然不规律；大奖赛-2比赛中的肩髋角表现更为不理想。分析可知，王峥在完成投掷时，躯干扭转未能很好随旋转加速变化呈现出规律性绷紧状态，旋转加速的躯干发力存在不协调表现。

3.3.3 髋关节角度变化

髋关节是链接人体躯干和下肢部位的主要大关节，在链球投掷过程中，整个四圈旋转过程都需要运动员在髋部屈曲状态下进行，因此在旋转加速过程中，投掷运动员需屈曲髋关节，持续做蓄力和发力的短时反复活动，从而起到对器械较好的持续加速。髋关节稳定性表现是影响和决定运动员控制身体重心平稳，持续给链球平稳持续加速的重要前提[14]。

图8 髋关节角示意图 图9 王峥投掷过程髋关节角变化图

在三站次比赛中，王峥髋关节角度整体呈现左右交替的起伏式变化趋势。项群赛-1与项群赛-2站次的比赛中，随着旋转幅度的加大和速度的逐渐加快，左右髋角交替变化并呈现紧密型线性缩小趋势，符合链球投掷动作模式特点。然而在大奖赛-2的比赛中，王峥髋关节角度变化出现左右髋大幅变化现象，主要表现为髋角度浮动幅度增大，左右髋联系性减弱，这可能是其大奖赛-2比赛投掷成绩不佳的主要技术表现。总体而言，王峥投掷过程髋关节角度控制处于合理和稳定范围，角度变化规律性表现较好，尤其是技术发挥较好时，髋关节角度呈现出的变化状态良好，角度变化趋势相对稳定。

3.3.4 膝关节角度变化

在链球运动中，旋转过程膝关节角度变化可以很好反映人体在屈曲加速时的下肢稳定性[15]。根据链球投掷的技术特点，膝关节角度变化在单支撑阶段右膝角度变小，双支撑阶段左右膝角度同时处于小角度范围加速，最后用力阶段角度随重心升高逐渐增大。

图10 膝关节角度示意图 图11 王峥投掷过程膝关节角变化图

整体而言，在三站比赛完成投掷过程中，王峥第一和第二圈膝关节角度变化稳定，左膝和右膝交互变化合理，但第三、第四圈以及最后用力阶段问题较大，主要变现为膝关节角度起伏落差变大、从双支撑到单支撑过渡不足，以及最后用力阶段膝关节角度未能完全伸展，这个技术问题在大奖赛-2旋转后两圈表现尤为明显。反映出王峥在旋转加速后期膝关节稳定性控制不够，器械出手时刻下肢未充分伸展。

3.4 距离与轨迹参数趋势分析

3.4.1 链球运行及出手高度

链球投掷过程中，从预摆开始，链球始终在悬空状态下持续加速，出手高度、出手角度及出手速度三者交互影响投掷成绩。然而，出手角度受出手高度和出手速度的影响，一般与出手高度呈负相关，与出手速度呈正相关关系[8]。

项群赛-1 项群赛-2 大奖赛-2图12 投掷过程链球运行及出手高度情况图

从理论角度而言，投掷过程中从预摆结束第一圈开始时运动员身位处于最低，此时链球也基本处于整个旋转过程的最低位置，此后开始呈现高低渐变并幅度逐渐加大，出手时刻处于整个旋转过程的高位，这基本是链球投掷过程的理想高度变化趋势。在王峥在三站次比上中从第一圈开始至链球出手，器械运行高度呈现规律线性变化趋势，并随着旋转的加快高度落差幅度逐渐增大，符合链球投掷器械运行规律。在出手时刻，项群赛-1出手时链球重心高度是2.507m，项群赛-2出手时链球重心高度是1.984m，均处于器械运行全过程的高位，故而成绩达到71.39m，而大奖赛-2出手时刻链球高度未处于较好状态，故此战成绩也出现大幅度下降，可知出手时刻链球重心高度过低是王峥大奖赛-2成绩下降的主要原因之一。

3.4.2 身体重心高度变化

在投掷过程中，身体重心高度是反映运动员完成技术动作过程中身体垂直幅度变化的最直观参数之一，同时，身体稳定性也可由身体重心变化幅度反映[10]。链球投掷中运动员要持球进行单双脚的交互旋转加速，投掷者身体重心随旋转的起伏发生规律性高低变化。

项群赛-1 项群赛-2 大奖赛-2图13 投掷过程身体重心高度变化图

在三站次投掷过程中，王峥从第一圈到第三圈旋转过程中，身体重心高度变化呈有规律的曲线型变化，且随着旋转幅度增大重心高低变化幅度也增大。但在第四圈旋转加速过程中，大奖赛-2在进入最后用力阶段的单支撑阶段重心出现抖动且呈现不稳定的现象。从最后用力及出手时刻重心身体高度来看，王峥出手时刻身体重心偏低，下肢处于未完全伸展状态，伸展度不够，从而影响了器械出手高度及投掷成绩。

4 结论与建议

1)在完成投掷过程中，较2017年创造亚洲记录同期旋转时长2.18s相比，王峥此三场比赛旋转均时长2.29s，旋转用时有增长趋势，旋转阶段加速快的优势特点体现不明显；建议在后期训练中着重优势技术的巩固。

2)投掷过程中王峥单双脚总体分配时间相对合理，但单圈分配时间中的第三、第四圈单支撑时间偏长，影响了旋转加速最终效果；建议后期训练中重点改进第三、第四圈的单双脚支撑时间。

3)王峥旋转加速过程中肩髋角变化不稳定，上体扭转绷紧程度不够，尤其在最后用力阶段表现尤为明显，影响了最后出手效果；建议后期训中加强核心力量的训练，并进行核心力量的专项转化练习。

4)完成投掷时，王峥链球运行角变化范围稳定合理，但加速过程中链球运行轨迹有不稳定的大幅起伏现象，出手时刻链球未处于高点；建议后期训练使用完整投掷模式持棍练习法着重加强持器械加速和出手高度的矫正。