優(yōu)秀短跑運動員蘇炳添的技術優(yōu)化訓練研究

王國杰，蘇炳添，2，章碧玉，彭秋艷，鄒吉玲

自蘇炳添2018年室內賽3次打破男子60 m亞洲記錄(6.47 s/6.43 s/6.42 s)至室外賽2次追平男子100 m亞洲記錄(9.91 s)以來，其近階段訓練(專項技術、體能訓練和訓練安排)相比以往的差異一度成為學術界乃至社會媒體的關注點。因此本研究在前人對蘇炳添競技能力研究基礎之上[1-4]，立足于實踐，進一步對其技術能力訓練進行研究，揭示當前技術訓練取得成效的內在原因，探討專項技術優(yōu)化對運動表現(xiàn)的影響，為高水平短跑運動員技術訓練提供新的思路。

1 研究內容與方法

1.1 研究內容

以蘇炳添為研究對象(表1)，以其2017年6月訓練局訓練、9月全運會比賽和2018年5月深圳訓練以及2017年～2018年部分比賽全程技術節(jié)奏參數(shù)為研究內容。

1.2 研究方法

1.2.1 跟蹤調研法

利用為短跑項目進行科技服務的機會，深入運動隊對蘇炳添專項技術訓練以及體能訓練進行跟蹤，采集相關技術參數(shù)，為本文撰寫提供原始數(shù)據(jù)支撐。

1.2.2 二維錄像解析法

(1)錄像拍攝與解析。

采用Casio EX-FH20，拍攝頻率210 Hz，快門速度1/1000 s，拍攝范圍5 m，拍攝距離15 m，攝像機主光軸垂直于跑進方向，保證不同訓練條件下相同拍攝設置；利用Ariel 2016 Standard Edition對視頻錄像進行解析，利用16個關節(jié)點，計算人體質心，采用14 Hz的數(shù)字濾波對原始數(shù)據(jù)進行平滑，并獲取研究所需數(shù)據(jù)。

(2)部分技術參數(shù)定義。

軀干角：矢狀面髖與耳屏點連線與水平面夾角；

大腿角：矢狀面膝、髖關節(jié)連線與水平線夾角；

步頻：1/(支撐時間+騰空時間)；

著地瞬間著地點與身體質心間距：著地瞬間腳尖與身體重心投影點之間間距；

著地瞬間踝關節(jié)速度：著地瞬間著地腳踝關節(jié)后扒水平速度；

擺動腿折疊前擺角速度：擺動腿膝、髖連線，相對于垂線的角速度，以蹬離地面瞬間至擺動腿最大前擺時止；

著地瞬間擺動腿角速度：著地瞬間擺動腿膝、髖連線相對于垂線的加速度；

擺動腿著地后蹬地角速度：擺動腿著地至離地瞬間擺動腿著地后蹬地角速度；

表1 蘇炳添身體形態(tài)信息Table1 Su Bingtian's body shape information

2 結果分析

2.1 延長抵足板至起跑線距離，優(yōu)化起跑技術，改善起跑表現(xiàn)

起跑的目的在于使運動員迅速脫離靜止狀態(tài)和形成良好的加速姿態(tài)，因此起跑環(huán)節(jié)技術好壞會對起跑蹬伸效果和起跑反應時產(chǎn)生影響，雖然有研究指出起跑反應時僅占全程用時的5%[5-6]，并且起跑占優(yōu)的運動員并不一定能夠取得優(yōu)異的成績，但是不可否認優(yōu)異的起跑，對差之毫厘就能決定比賽勝負的100 m而言是彌足珍貴的。通過比賽數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，蘇炳添2017年之前3場世界大型比賽中起跑反應時平均為0.180 s(倫敦世錦賽0.224 s，北京世錦賽0.175 s，里約奧運會0.140 s)，2017年之后3場比賽的起跑反應時平均為0.158 s(馬德里挑戰(zhàn)賽0.138 s，上海鉆石聯(lián)賽0.150 s，尤金鉆石聯(lián)賽0.186 s)，對比發(fā)現(xiàn)2017年之后的3場比賽中平均起跑反應時優(yōu)于之前的比賽，說明2017年以來的起跑訓練取得了一定成效。

通過對蘇炳添2017年前后在訓練狀態(tài)下的起跑技術比較分析發(fā)現(xiàn)，蘇炳添起跑調整主要體現(xiàn)在：保持了相同的起跑線至前后抵足板距離之比(67%)，但起跑器前、后抵足板距離起跑線距離分別向后移動0.05 m和0.07 m；預備姿態(tài)前、后腿髖、膝角均有所增加，前后髖角增量分別為12.8°和22°，前后膝角增量分別為30.3°和17.2°，使軀干與下肢相對位置更舒展一些，減小了臀肌和腘繩肌等后群肌的拉伸幅度，減緩了股直肌和髂腰肌等前群屈髖肌群的緊張度[6-11]，更好的利用肌肉牽張反射和肌肉適宜收縮初長度，使下肢關節(jié)處于最佳用力角度[11]，加快起跑蹬離速度。

雖然良好的準備姿態(tài)為加快起跑速度奠定了前提條件，但也需要軀干以及下肢的蹬擺配合才能達到最佳效果，表現(xiàn)為較小的軀干前傾角和蹬離瞬間適宜的支撐腿膝關節(jié)角[7]。通過起跑姿態(tài)的調整，蘇炳添在預備姿態(tài)和蹬離瞬間軀干角相比以往有所增加，增量分別為1.2°和4.6°，離地瞬間膝角增加1°；雖然軀干和膝關節(jié)角度加大會減小水平分力，加大垂直分力，但是這種調整并未引起蹬離瞬間水平速度的衰減，反而相比2017年之前的蹬離速度提高了0.592 m/s。增加的垂直分力使起跑騰空時間延長0.013 s、起跑步長增加0.07 m，對運動表現(xiàn)有提升作用。蘇炳添在起跑支撐時間縮短(減小0.172 s)以及膝關節(jié)蹬伸幅度變化不大的條件下，加快了蹬離速度，并提高了步頻(增加1.54 Hz)，說明伸髖、伸膝、趾屈爆發(fā)用力能力提升，功率輸出增加。起跑后，第1步蹬離瞬間水平速度為6.6 m/s，相比2017年之前有了較大的提高，增幅為1.88 m/s，速度的增加主要以步長(增加0.10 m)和步頻(增加0.17 Hz)的同時增加為主要特點，而時間節(jié)奏上則是延長了支撐時間(減小0.019 s)，縮減了騰空時間(減小0.028 s)，主要是通過延長支撐時間獲得更大的沖量產(chǎn)生更快的加速度。所以從技術細節(jié)上優(yōu)化起跑技術，改善起跑表現(xiàn)是蘇炳添當前取得成績突破的一個著手點之一。

2.2 利用不同距離阻力跑后的后激活增強效應，提高起跑后加速段步長，提高加速效果

目前有研究認為[12-14]起跑后急促的加速(通常指步頻急劇增加，而步長增加幅度較小)會對后續(xù)的速度保持階段產(chǎn)生影響，體現(xiàn)在：速度衰減時機早、衰減幅度大、步頻下降快和步長增大等方面。蘇炳添在起跑加速階段也存在類似的問題，因此在當前的訓練中，其教練員多強調在加大動作幅度的前提下提高步頻。在日常訓練中采用1080 Sprint阻力和助力訓練系統(tǒng)，以保持起動加速階段步頻的基礎之上，加大每個單步的步長為技術要求，進行不同距離和不同阻力交替的加速訓練來提高起動加速階段的技術能力、穩(wěn)定起動加速技術。

蘇炳添在日常訓練中采用15 kg(21.4% BW，body weight)×10 m×2次、12 kg(17.1% BW)×20 m×2次和7 kg(10.0% BW)×30 m×2次的訓練安排，完成上述負荷后間歇5 min進行起跑+20 m加速跑訓練，測得起跑后加速10 m的平均時間為1.77 s，與其在2017年上海鉆石聯(lián)賽(1.743 s)和倫敦世錦賽(1.880 s)中前10 m用時較為接近，所以蘇炳添在保持步頻的前提下，更加注重增大起跑加速后前7～8步的步長，是對起跑加速節(jié)奏的一種調整，并達到較好的訓練效果。通過阻力跑訓練發(fā)現(xiàn)：在阻力加速跑中，隨著阻力負荷的減小，前8步步長和總步長逐漸變大，最終在無阻力情況下達到理想步長，前8步步長超過基于下肢長度的預測步長值和2017年全運會比賽中的步長值，差值分別為0.332 m和0.96 m。出現(xiàn)此種情況的原因可歸結為：機體在多次大負荷及次最大負荷下的后激活增強效應(post-pctivation potentiation，PAP)[15]。機體在大阻力負荷下會發(fā)放更多的神經(jīng)沖動、動員更多的肌纖維來產(chǎn)生強有力的收縮力來克服阻力，并且負荷后該種現(xiàn)象會出現(xiàn)不同時間長度的“最佳效應期”，該時期內肌肉的收縮效果通常優(yōu)于負重干預訓練前。PAP后的增益效應幅度取決于與專項技術力學相似程度[6-16]。Whelan[16]研究發(fā)現(xiàn)短距離沖刺跑成績(0-5m-10m)在承受25%～30%BW)負荷后，間歇2、4、6、8和10 min后得到提高；Winwood[17]采用75%、150% BW抗阻力跑干預后，對4、8和12 min后加速跑表現(xiàn)進行測量，發(fā)現(xiàn)15 m后的沖刺時間提高了0.02 s(P＜0.05)。而此類研究多以沖刺跑時間作為評價標準，不考慮步長的變化，但是蘇炳添在阻力跑和隨后的加速跑中，更加強調在保持步長或者加大步長的前提下，不損失速度作為評價訓練效果的參照。由此可見：結合1080 sprint系統(tǒng)進行的變化阻力和負荷距離的加速跑訓練，能夠在加大起跑前7～8步步長的前提下，穩(wěn)定和提高蘇炳添前10 m加速跑速度，使加速效果提高。

2.3 不同訓練手段結合，優(yōu)化最大速度階段技術

2.3.1 優(yōu)化最大速度階段技術的主要訓練方法

2018年鉆石聯(lián)賽尤金站比賽之后，蘇炳添的訓練主要以穩(wěn)定途中跑階段前蹬技術、加大前擺下壓階段動作幅度，并保持相應的動作速率為主要任務。采用的手段有：(1)改進跑的技術：負重跑條件下跑的輔助性練習(主要采用Exogen貼片式負重方法)，訓練內容有Ankling、Fast leg、Alternate Fast leg、Straight leg bounce和B run，針對性的發(fā)展跑動過程中下壓著地、團腿折疊、下壓“鞭打”和左右側高速交換的協(xié)調能力，以次來募集更多的臀肌參與下壓動作，并加大下壓階段的動作幅度。(2)發(fā)展彈性跑的能力：采用固定間距小欄架，距離由近及遠分別為2.0 m(6個)—2.1 m(6個)—2.2 m(6個)，將前序練習中的動作要求在小欄架練習中展現(xiàn)出來，由于跑動速度相對較慢，可以在高重心的前提下，達到所有技術要求。最為重要的是在著地至垂直支撐時獲得更多的垂直推動力，以獲得較好的拋射角度，進而在前程加速已經(jīng)獲得的水平速度基礎之上，保持向前的動能。(3)助力訓練：指在有一定助力的前提下，非主動用力而達到次極限速度(85%～95%最大速度)[18]，目的在于使機體逐漸適應高速下的協(xié)調用力能力，如：完成下壓“鞭打”著地后，以腘繩肌、臀大肌為主的伸髖肌群與股直肌、髂腰肌和闊筋膜張肌為主的屈髖群肌的協(xié)同收縮，高重心、高速跑時的全身協(xié)調用力，并利用下壓著地時的剛性支撐[19-20]來獲得更好的反彈力。(4)行進間跑：發(fā)展最大速度能力。(5)超速跑：發(fā)展高速下的神經(jīng)肌肉控制能力，建立新的神經(jīng)肌肉適應，打破速度障礙。

2.3.2 不同訓練手段下最大速度階段技術特點

通過比較蘇炳添在不同訓練手段時技術參數(shù)與優(yōu)秀運動員的異同，可以對不同訓練手段的針對性進行評價。主要從超速訓練、助力訓練、小欄架固定間距跑、行進間跑四個方面進行比較(表2)。

(1)超速訓練。

超速訓練是采用高出運動員最大速度能力的速度訓練負荷進行速度訓練。在超速跑訓練中蘇炳添單步步長和步頻分別為2.31 m和4.88 Hz，步頻與30 m行進間跑相同，并且超過世界優(yōu)秀運動員4.76 Hz的平均水平，雖然步長高出30 m行進間跑0.09 m，但是與世界優(yōu)秀運動員相比還存在0.33 m的差距；著地瞬間著地點靠近身體質心投影點(0.336 m)，制動力小，且著地瞬間擺動腿“絞剪”速度快，擺動腿膝關節(jié)位于支撐腿膝關節(jié)之前(-0.12 m)。支撐時間縮短，但騰空時間有所延長。著地“鞭打”下壓效果最佳，踝關節(jié)“扒地”速度高達9.15 m/s，前蹬技術訓練效果好。并且著地瞬間軀干正直，無屈髖現(xiàn)象。離地瞬間蹬地幅度適宜，無過度蹬伸傾向。

(2)助力訓練。

助力訓練與超速訓練不同，更加強調結束助力牽引后自身的主動用力。助力跑中蘇炳添步頻達到最大值5.13 Hz，步長高出30 m行進間跑0.04 m，但仍舊與世界優(yōu)秀選手存在較大的差距；著地點更接近身體質心投影點(0.312 m)，“扒地”動作以及“絞剪”更加積極；支撐時間相對穩(wěn)定，騰空時間縮短；著地瞬間“扒地”速度適宜，軀干正直；離地瞬間髖關節(jié)伸展幅度適宜(159.66°)，前擺幅度合理(261.802°)；前擺、下壓和蹬伸的角速度均超過理想值，分別為546.037°/s、960.478°/s和546.037°/s。

(3)小欄架固定間距跑。

小欄架間距跑是用來控制步長和穩(wěn)定跑動技術節(jié)奏的一種方法。比較后發(fā)現(xiàn)2.10 m間距小欄架訓練后，蘇炳添支撐、騰空時間均延長，達到幾種訓練手段的最大值，分別為0.096 s和0.128 s，步頻也隨之下降，為4.46 Hz；著地距離高出30 m行進間跑0.06 m，會增加制動力；髖關節(jié)伸展幅度偏小(164.08°)，前擺時屈髖幅度大(269.58°)。雖然小欄架跑訓練中的技術參數(shù)均與理想的參數(shù)有一定的差距，但是在小欄架跑時騰空時間相對較長、騰空高度較理想，有足夠的時間去完成擺動和下壓著地準備階段技術動作，提高著地前技術效果。

(4)行進間跑。

行進間跑是發(fā)展最大速度能力常用的方法。通過比較，蘇炳添在行進間跑中步頻為4.88 Hz，超過優(yōu)秀運動員0.12 Hz，步長較小(2.22 m)；支撐、騰空時間合理，與世界優(yōu)秀運動員處于同等水平；著地點靠近身體重心投影點，著地“回扒”速度快(9.094 m/s)，髖關節(jié)伸展(156.786°)、前擺幅度適宜(256.252°)；前擺、下壓和蹬伸角速度分別為585.832°/s、900.386°/s和561.179°/s，均超過優(yōu)秀運動員標準；離地瞬間膝關節(jié)伸展幅度適宜(149.761°)，折疊前擺過程中膝關節(jié)放松程度較其他練習手段好，更接近專項實際狀況。

表2 蘇炳添不同技術訓練手段條件下技術參數(shù)比較Table 2 Su Bingtian's step parameter Index change in competition in 2017-2018

2.4 精細化全程呼吸節(jié)奏

本賽季蘇炳添加強了呼吸節(jié)奏的訓練，首先明確了節(jié)奏劃分和不同分段的具體任務；其次，通過慢速下的鞭打下壓“B skip”來進行全程節(jié)奏練習。如：起跑至30～35 m蹬伸加速(完成第1次換氣)，35～45 m轉換階段，45～70 m強有力的“鞭打”下壓(完成第2次換氣)，70～95 m“彈性”下壓跑(完成第3次換氣)，95～100 m終點跑。這種呼吸節(jié)奏在以往訓練或者是比賽中也同樣存在，但意識不強，常常在比賽中由于“憋氣”和體力下降等原因，在比賽后程出現(xiàn)頭暈目眩的感覺，間接影響速度耐力，導致后程跑效果不佳[21]。因此，本賽季在分析比賽表現(xiàn)的基礎之上，明確了節(jié)奏上的發(fā)展方向：第一，形成跑動中關鍵轉換點進行呼吸調整的意識；第二，在達到最大速度之后，采用彈性跑。運動員在加速并達到最大速度階段之后，人體處于動力和阻力平衡狀態(tài)，通過主動用力再次進行加速難度極大，因為在高速跑動中，步態(tài)周期時間短，動作速度快，而人體肌肉向心收縮力量有隨著動作速度的加快而減小的特性，所以人體通過下壓著地和蹬伸所能獲得力量就受到限制，此時所能做的只是最大限度的保持已經(jīng)獲得的水平速度，其技術的關鍵在于：首先，減小著地水平制動力；其次，維持身體平衡，尤其是骨盆相對正直且微后傾狀態(tài)；第三，獲得一定垂直推動力，防止因為重力作用下身體運動軌跡的過早下移。因此，采用彈性跑是防止速度衰減階段速度下降過大，最大限度的節(jié)省體力的一種方式。因為其更多的是利用折疊前擺階段，臀肌和腘繩肌預先拉長所儲存的彈性勢能在著地階段的釋放，加之本身的主動用力，會最大限度的提高用力效果[22-23]。

2.5 延緩終點跑“撞線”時機，減小終點跑前技術變化程度

運動員在接近終點時，體力下降較為明顯，多會出現(xiàn)步長加大，步頻下降和身體大幅度前傾以及骨盆前旋的問題，加大了擺動腿上抬的難度，縮短了著地加速距離，減弱前蹬效果；此外，為了維持身體平衡，支撐腿通常會過早的著地，使著地點遠離身體重心投影點，加大著地制動力。一般運動員甚至在剛進入最后一個10 m分段時就開始出現(xiàn)此種情況，而優(yōu)秀運動員出現(xiàn)此種情況的時機相對較晚[24]。鑒于此，保持終點前良好的身體姿態(tài)，延緩壓線動作的時機也是蘇炳添在訓練中需要注意的細節(jié)。通過上海鉆石聯(lián)賽和馬德里比賽終點前技術錄像可見，馬德里比賽終點壓線動作出現(xiàn)的時機比上海鉆石聯(lián)賽晚1.5～2 m左右，有利于終點前速度的保持，所以整體效果較好。

2.6 提高平均步長，延長加速段距離，優(yōu)化全程技術節(jié)奏

步長和步頻指數(shù)是衡量全程技術節(jié)奏的重要指標，研究顯示優(yōu)秀運動員步長和步頻指數(shù)應在1.24和8.28以上[25]。蘇炳添馬德里比賽全程總步數(shù)為47.75步，步長和步頻指數(shù)分別為1.21和8.34，相比以往比賽而言，他能夠在提高全程平均步長的前提下保持和加快步頻，也說明近期在訓練中強調“彈性用力”、重視“鞭打下壓”、增強功率輸出、加大著地前隨勢伸膝的幅度、強調剛性支撐[26]以及加大起跑前7步步長的訓練對提高平均步長有促進作用。以目前蘇炳添跑至9.91 s時全程步長步頻指數(shù)1.21和8.34的數(shù)據(jù)來看，已經(jīng)較為接近世界頂尖運動員，但是在步長方面還有細微的差距，這也是今后訓練中需要繼續(xù)強化和提高的。優(yōu)秀短跑運動員Maurice Greene(9.79 s)[26]與蘇炳添身體形態(tài)較為接近，上述2個指標分別為1.25和8.15，步頻指數(shù)低于蘇炳添0.19，但步長指數(shù)高出蘇炳添0.04，成績優(yōu)于蘇炳添0.12 s，所以較好的步長能力對取得優(yōu)異成績具有重要意義，然而步長能力不足是我國運動員普遍存在的問題，如何在自身高動作頻率的基礎之上加大步長是今后我們應著重解決的問題。

100 m以磷酸原系統(tǒng)供能為主，由于人體能量系統(tǒng)的限制，ATP-CP系統(tǒng)高效做功僅能持續(xù)6～7 s，因此在短時間內進行能量的合理分配，將有助于實現(xiàn)運動表現(xiàn)的最佳化。研究認為[12-14]中國運動員普遍存在前程加速過快、動作頻率高和動作幅度偏小的特點，這種加速節(jié)奏在運動員達到最大速度后，會過早出現(xiàn)速度衰減的弊端。一方面是絕對速度和速度耐力發(fā)展方面的缺失，另一方面與速度節(jié)奏的分配不合理有關，這里的不合理與起跑加速后過早的過渡到途中跑有直接關系，蹬伸加速段過于急促、支撐時間過短，不能在短時間內積累和獲得較大的沖量；此外，過早的抬起軀干，下肢過早失去小腿傾角，也是提前結束加速的主要體現(xiàn)。雖然蘇炳添全程速度節(jié)奏相比國內其他運動員具有一定優(yōu)勢，但也同樣存在加速階段偏短的現(xiàn)象；鑒于此，在訓練中也有特別的要求，即：適當?shù)难娱L加速階段的距離(30～35 m)，伴隨著加速段的延長，速度衰減階段在體力分配合理的前提下會相對短縮減，這里除了能量的合理分配外，也涉及到前后肌群肌肉能量的合理利用上，蹬伸加速階段膝關節(jié)伸肌股四頭肌做功幅度大，是加速的主要肌群；而最大速度階段，臀大肌和腘繩肌等伸髖肌群動作幅度較大，是加速用力的主要肌群，因此在不同的階段應將肌肉力量充分的應用，這也是實現(xiàn)能量合理分配的一個方面。

3 結論

通過對蘇炳添的技術優(yōu)化訓練，達到如下效果：

(1)延長了抵足板至起跑線距離，并利用不同距離阻力跑后的PAP效應，提高起跑以及起跑后加速段的技術效果。

(2)采用具有不同傾向性的技術訓練手段，優(yōu)化最大速度階段技術，提高最大速度階段前蹬技術效果和功率輸出。

(3)精細化全程呼吸節(jié)奏。

(4)延緩終點跑“撞線”時機，減小終點跑前技術變化程度，保持良好的終點跑階段身體姿態(tài)，減小著地制動力、減小過度后蹬帶來的步頻過度下降問題，從而保證前蹬技術效果。

(5)提高平均步長，延長加速段距離，縮短速度衰減段距離，優(yōu)化全程技術節(jié)奏。