中外优秀男子400 m栏运动员分段成绩及全程节奏比较.pdf

第 47 卷第 2 期浙江师范大学学报(自然科学版)Vol.47,No.22024 年 5 月 Journal of Zhejiang Normal University(Nat.Sci.)May 2024DOI:10.16218/j.issn.1001-5051.2024.028中外优秀男子 400 m 栏运动员分段成绩及全程节奏比较郑 哲,王 辉,朱厚伟,孙 刚(浙江师范大学 体育与健康科学学院,浙江 金华 321004)摘 要:为揭示优秀男子 400 m 栏运动员分段成绩及全程节奏特征,探究中外优秀男子 400 m 栏运动员成绩和技术的发展特征及具体差距,搜集了男子 400 m 栏世界排名前 3 的运动员沃霍姆、本杰明、桑托斯及中国运动员谢智宇近 3 年的主要比赛决赛视频,采用 Dartfish 软件对视频进行逐帧解析,并对比赛成绩、步幅、步频、速度及节奏变化进行了分析与比较.结果显示:国外优秀运动员在 H1H2 阶段速度达到全程最大,为(8.770.72)m/s,且前 3 栏速度变化呈现“N”形态,谢智宇在绝对速度上低于国外优秀运动员,在H1H2 阶段差距最大,差值接近 1.00 m/s;国外优秀运动员栏间步数基本固定,大部分运动员在比赛中会有1 次步数调整,第 1 次调整在 H7 居多,谢智宇在栏间的步数变化次数多于国外优秀运动员.关键词:男子 400 m 栏;步频步幅;分段成绩;节奏策略;比较中图分类号:G804.049 文献标识码:A 文章编号:1001-5051(2024)02-0219-08A comparative study on the fragment marks and overall rhythm between Chinese and foreign outstanding mens 400 m hurdle athletesZHENG Zhe,WANG Hui,ZHU Houwei,SUN Gang(College of Physical Education and Health Sciences,Zhejiang Normal University,Jinhua 321004,China)Abstract:It was aimed to investigate the fragment marks and overall rhythm performance characteristics of ex-cellent male 400 m hurdle athletes,and probe into characteristics of performance and skills and specific differ-ences of the 400 m hurdle athletes performance and skills.Methods of collecting the data were used for the videos of the final match of the worlds top three mens 400 m hurdle athletes Warholme,Benjamin,Santos,and Chinese athlete Xie Zhiyu in the last three years.All videos were analyzed frame by frame by Dartfish soft-ware,and the results,stride length,stride frequency,speed,and rhythm changes were then analyzed and compared.It was concluded that:Foreign athletes in the H1H2 stage,for(8.770.72)m/s,and their first three columns of speed changes present N form,while Xie Zhiyus absolute speed was lower than that of foreign excellent transportation,and he had the biggest gap in the H1H2 stage,which was close to 1.00 m/s;The number of steps between the hurdles of foreign elite athletes was basically fixed,and most ath-letes had usually a step adjustment in the race.The first adjustment was mostly in H7.Steps of Xie Zhiyu be-tween hurdles changed more than foreign elite athletes.The presented analysis could provide support for relat-收文日期:2023-05-08;修订日期:2023-11-28 基金项目:2022 年教育部人文社会科学研究项目(22YJC890056)作者简介:郑 哲(1985),男,浙江杭州人,讲师.研究方向:运动技术测量与评价.通信作者:孙 刚.E-mail:534544481 ed research.Key words:mens 400 m hurdles;cadence stride;fragment marks;rhythmic strategy;comparison 跨栏项目形成于 1860 年,此后得到不断的发展、定形.400 m 栏在 1900 年巴黎夏季奥林匹克运动会(下简称为“奥运会”)开始成为正式比赛项目,其发展历史较短1.2021 年,在东京奥运会上,来自挪威的名将沃霍姆以 45.94 s 打破奥运会纪录,同场的季军、00 后巴西小将桑托斯历史上首次在 H3H6 阶段采用栏间 12 步,并在次年尤金世界田径锦标赛决赛中以 46.29 s 的成绩夺冠,打破世锦赛纪录.中国年轻小将谢智宇在2021 年第十四届中华人民共和国全国运动会男子 400 m 栏决赛中以 49.67 s 的成绩拿下冠军.这一系列的变化说明,随着运动技术与科技装备的发展,400 m 栏项目进入了新的发展阶段.400 m 栏的研究主要聚焦于跨栏技术、栏间的速度变化和步幅调整策略模式等2-4.为了在400 m 跨栏比赛中所有栏间保持高跑速,跨栏运动员必须具备长距离冲刺跑的能力,这很大程度上由无氧糖酵解系统供能5.全程比赛的阶段划分是研究 400 m 栏的重要手段,不同的划分可以针对性地观察运动员阶段性的速度变化规律,准确地反映其体能和运动表现.同时,因为固定的跨栏距离,使得运动员通常无法以步幅和步频最优的组合来保持最高的跑步速度,竞技水平较高的跨栏运动员拥有更好的调整步数特性的技术6.基于此,本研究试图分析近 3 年赛事中优秀男子400 m 栏运动员分段成绩和全程节奏等特征,为运动员在分段加速度、跨栏节奏和步幅步频策略等方面提供一定的理论参考.1 研究对象和方法 1.1 研究对象本文选取了 400 m 栏积分目前世界排名前 3的运动员沃霍姆(Karsten Warholm)、本杰明(Rai Benjamin)、桑托斯(Alison Dos Santos)和中国运动员谢智宇在 2022 年尤金世界田径锦标赛(下简称为“尤金世锦赛”)、2021 年东京夏季奥林匹克运动会(下简称为“东京奥运会”)、2019 年多哈世界田径锦标赛(下简称为“多哈世锦赛”)和 2021 年第十四届中华人民共和国全国运动会(下简称为“全运会”)男子400 m 栏决赛的技术录像进行解析.并将 4 场比赛中成绩进入 48.00 s 的运动员(共计 14人)的各项数据取平均值,作为比较数据.1.2 研究方法1.2.1 视频解析法通过世界田径协会(International Association of Athletics Federations)官网、田径世锦赛官网、维基百科等下载查阅比赛视频、比赛成绩、运动员信息等资料.下载的视频资料经格式转换,在 Dart-fish 软件中进行解析,解析频率为 50 Hz.以400 m 栏比赛的 10 个栏架自然形成的 11 段为最小分段依据,用“H”表示栏,栏间距离为 35 m,起跑至第 1 栏为 45 m,第 10 栏至终点为 40 m1.通过逐帧播放,反复观察,每分段以运动员摆动腿过栏落地为分段结束判定标准,记录分段完成的时间、总步数、分段步数及摆动腿的选择.总步数的小数部分以最后 1 步着地即刻至撞线即刻所用时间与最后 1 步总用时的比值来计算.1.2.2 数据处理以 400 m 除以总步数计算“平均步幅”;分段距离除以相应的分段步数计算“分段平均步幅”;总步数除以完赛时间计算“平均步频”;分段步数除以分段完成的时间计算“分段平均步频”;平均步频和身高相乘所得为“步频指数”;步幅除以身高所得为“步幅指数”,用来消除运动员的身高因素,以便于不同身高的运动员之间进行比较7;以栏间最快段与最慢段的时间之差表示稳定系数;以全程跑中 10 个栏的栏间时间之差的标准差表示节奏系数8.采用 SPSS26.0 统计软件对分段成绩和总成绩数据进行单样本 K-S 检验,全部P0.05,原假设近似服从正态分布.使用皮尔逊相关系数评估了数据之间的横截面关系,统计学显著性设置为 P0.05.各指标见表 1.022浙江师范大学学报(自然科学版)第 47 卷表 1 中外运动员身体指标、成绩、平均步幅、步幅指数、平均步频及步频指数等一览表身高/m成绩/s平均速度/(ms-1)总步数平均步幅/m步幅指数平均步频/(步s-1)步频指数赛事(名次)沃霍姆1.8745.948.71157.002.551.363.426.462021 年东京奥运会(1)47.428.44157.432.541.363.326.262019 年多哈世锦赛(1)本杰明1.9146.898.53153.802.601.363.286.222022 年尤金世锦赛(2)46.178.66153.802.601.363.336.282021 年东京奥运会(2)47.668.39154.002.601.363.236.322019 年多哈世锦赛(2)桑托斯2.0046.298.64149.502.681.343.236.392022 年尤金世锦赛(1)46.728.56151.332.641.323.246.362021 年东京奥运会(3)48.288.29151.522.641.313.146.282019 年多哈世锦赛(5)谢智宇1.8249.678.05159.302.511.383.215.842021 年全运会(1)平均值(n=14)1.9047.138.49155.302.581.363.306.262 研究结果与分析2.1 全程步数、平均步频、平均步幅比较400 m 栏比赛中,节奏的特定能力起着重要作用,它包括跨栏之间的特定步幅,同时需要考虑到时间变量9.从表 1 可以看出,入选的国外 3 名运动员的步幅指数、步频指数分别达 1.30 和6.20 以上,属于世界顶尖水平,沃霍姆、本杰明在20192022 年间,在稳定地保持步幅的情况下,提高了自己的步频,可能是其成绩提高的原因.桑托斯拥有 2.00 m 的身高,虽然平均步频绝对值较低,但其步频指数与其他运动员并无差距,可见其步频相对于他的身高而言非常优秀;步幅取决于运动员的腿长与身高,其平均步幅是所有运动员中最长的.2021 年,桑托斯主要通过增加步频提高了成绩,在 2022 年通过提高步幅再次刷新了自己的成绩,说明其全面的能力,他的成绩提高方式是在充分利用身高腿长优势的基础上,减少栏间的步数来提高自己的步幅.有研究10表明,在冲刺速度恒定的情况下,步频的增加对冲刺速度的提高影响更大.谢智宇平均步频和国外优秀运动员相比并无显著差异,但步频指数明显低于国外优秀运动员水平,说明就谢智宇而言,在步频上寻找突破更符合其体型特征.2.2 全程分段速度特征比较图 1 为 4 位运动员个人最好成绩比赛的全程分段速度与平均值的比较.结合表 2 的统计结果可以看出,优秀男子 400 m 栏运动员的速度规律为:运动员起跑以最大加速到达 H1,除谢智宇外,其他运动员均在 H1H2 阶段的速度达到全程最大;大部分运动员在 H2H3 阶段有相对较大的降速,原因可能是由弯道进直道的调整;并在 H3H4 阶段实现了速度的回升,形成了“N”形态.之后的每一段速度基本呈递减形态,进入 H5H6,H8H9 阶段时,速度相较于前一段下降更明显.沃霍姆作为 400 m 栏成绩历史第 1 名的运动员,0H1 阶段的加速水平优于其他运动员,并在H2H3 和 H3H4 阶段速度未出现像其他运动员那样先降后升的曲线,保持高速下的稳定性,具备优秀运动员弯道进入直道的栏间跑和跨栏技术;本杰明在 400 m 栏的最大速度之后的过渡和保持阶段表现出了良好的耐力素质;桑托斯在H1H2 阶段的分段速度超过了沃霍姆,达到10.17 m/s,并在 H3H4 阶段速度回升,再次超过 10.00 m/s,说明了桑托斯出众的加速、协调与节奏把控能力.H2H3 阶段的速度回落幅度较大,可能是身高较高的运动员在弯道进入直道时受到更大的离心力影响,需要通过损失更多速度来维持过栏技术的稳定性.中国运动员谢智宇分段速度整体低于平均值,H2H3 阶段速度才到达全程最大,迟于当今世界主流最大速度出现的分段;但在 H10400 阶段速度出现快速回升,快于其 H9H10 阶段的速度,说明其具备良好的耐力水平,但在最后几个分段的体力分配需要调整.122 第 2 期 郑 哲,等:中外优秀男子 400 m 栏运动员分段成绩及全程节奏比较 图 1 运动员最好成绩比赛全程分段速度表 2 男子 400 m 栏技术评价指标姓 名最大分段速度/(ms-1)最大速度段次H2H10 栏间跑速度(xSd)/(ms-1)稳定系数节奏系数赛事(名次)沃霍姆10.0328.990.770.910.112021 年东京奥运会(1)9.8628.760.821.100.082019 年多哈世锦赛(1)本杰明9.8028.890.731.030.142022 年尤金世锦赛(2)9.9728.980.660.860.152021 年东京奥运会(2)9.7228.720.711.000.092019 年多哈世锦赛(2)桑托斯10.1728.980.810.900.192022 年尤金世锦赛(1)9.8028.850.580.690.102021 年东京奥运会(3)9.2128.570.580.800.072019 年多哈世锦赛(5)谢智宇9.0238.260.610.960.102021 年全运会(1)平均值(n=14)9.7828.770.720.940.07 除分段速度外,在 400 m 栏速度评价指标中应该包含速度发挥程度(最大速度),速度保持程度(稳定系数)和速度波动程度(节奏系数)7.谢智宇最高速度和平均值相差为0.76 m/s,栏间的平均速度和平均值相差为0.51 m/s,说明其最大速度能力、栏间阶段的速度等和国外优秀运动员之间还有较大的差距.桑托斯与沃霍姆栏间阶段速度非常接近,如果想打破沃霍姆的纪录,起跑和冲刺是需要突破的分段.所有运动员栏间速度的最大差值为0.691.10 m/s,中外运动员并无明显差距.节奏系222浙江师范大学学报(自然科学版)第 47 卷数从全程速度波动考虑节奏的变化,可视为运动员掌控比赛的能力.节奏系数增长,说明分段速度间起伏波动变大.从表 2 可以看出,节奏系数并非越小越好,当沃霍姆、本杰明、桑托斯冲击个人最好成绩时,节奏系数相较变大,说明了运动员尝试创造更快的分段速度,打破之前的平衡,并使速度波动增大,也为创造更好的成绩提供了可能.2.3 分段时间特征比较Iskra2通过选定的时间变量用于确定比赛特定部分时间,提出 5 个阶段的划分,分别定义0H1(第 1 加速阶段),H1H4(最大速度阶段),H4H7(过渡阶段),H7H10(速度保持阶段)和 H10400(第 2 加速阶段).其中 H1H4,H4H7 和 H7H10 阶段均为 105 m 栏段,单独考虑起跑和冲刺.这种分段可以为 400 m 栏比赛特定部分进行比较,并已经为跨栏技术实证研究提供了基础11.对此分段时间和总成绩的相关性进行验证,将比赛成绩进入 48.00 s 的运动员(共计 14 人)的各技术环节时间与总成绩进行相关性分析(见表 3).前 4 个阶段 P0.01,与总成绩具有显著相关性,第 5 阶段为不显著相关性,说明前 4 个技术环节对总成绩的影响较大,第 5 阶段对总成绩影响较小.其中 3 个栏间跑阶段与总成绩的相关性在各环节中影响最大.表 3 各技术环节时间与总成绩的相关性技术环节指标0H1(第 1加速阶段)H1H4(最大速度阶段)H4H7(过渡阶段)H7H10(速度保持阶段)H10400(第 2加速阶段)皮尔逊相关性0.7600.7720.8210.7670.243P 值0.0020.0010.05,原假设近似服从正态分布.Iskra 等11对 19682015 年重大比赛中男子400 m 栏运动员进行了数据统计,将运动员划分为 3 种类型:“速度型”“技术型”“耐力型”.“速度型”运动员前半段速度较快,步幅变化较大;“技术型”运动员在弯道跑时改变跨栏节奏的能力更强;“耐力型”运动员各个阶段速度降幅较小.从图 2 可以发现,沃霍姆在 0H1 的起跑和H10400 的冲刺能力更强,时间优势明显,在栏间的 3 个阶段用时始终保持在第 2 位,很好地控制了速度的减幅,属于速度耐力均衡性的运动员.本杰明在 H4H7,H7H10 为用时最少的运动员,包括 H10400 保持第 2,说明本杰明具备出众的后程能力,属于“耐力型”运动员.H1H4 用时过多可能与其摆动腿的选择有关系.桑托斯得益于他直道上用超长步幅,属于“速度型”运动员.谢智宇全程的速度保持得很好,0H1 和H10400 与平均值相差 0.17 s 和 0.16 s,具备良好的起跑和冲刺能力;栏间跑的 3 个分段中,与平均值差值最大出现在 H1H4,为 0.74 s;到 H4H7,差值降为 0.47 s,说明谢智宇拥有较好保持阶段的耐力水平,而最大速度有待提高.2.4 分段空间节奏特征比较2.4.1 栏间步数和摆动腿的选择策略跨栏比赛因为栏间固定距离,依赖特定的步幅和步频.比赛中并非单一考虑高步幅和高步频,而应根据每个运动员的个人特点,选择栏间跑不同组合的搭配技能跑法12.表 4 为 4 名运动员的分段步数统计表,0H1 阶段,虽然身高有所不同,但所有运动员均采用20 步.起跑至 H1 的步数策略的目标是尽可能获得最大加速并流畅衔接通过 H1,0H1 是全程跑技术的基础.在 H1H2 阶段,运动员均采用13 步.H2H6 阶段是最大速度之后的过渡阶段,既要保持速度,又要为后半程比赛保留体力.这一阶段大部分运动员依然采用栏间 13 步,桑托斯从东京奥运会和多哈世锦赛中 H3H5 阶段连续 2 个栏间 12 步调整为尤金世锦赛中连续 4 个栏间 12 步策略,可以看到这位巴西小将能力的快速提高.在 H6H10 阶段,运动员出现节奏明显的变化,桑托斯与本杰明将 13 步保持到了最后,沃霍姆在 H9H10 阶段采用栏间 15 步,中国运动员谢智宇在 H7H9 阶段采用栏间 14 步,H9H10 阶段采用栏间15 步.其他运动员均在 H6H7 调整了1次栏间步数,优秀的运动员可以将变化推迟到最后一栏或不发生改变6.谢智宇在栏间步数变化次数(2 次)大于国外优秀运动员(01 次),可能需要做出调整.322 第 2 期 郑 哲,等:中外优秀男子 400 m 栏运动员分段成绩及全程节奏比较图 2 运动员最好成绩比赛 5 分段时间表 4 栏间分段步数统计表分段最少步数最少步数出现的阶段分段最大步数最大步数出现的阶段右腿为摆动腿跨越的栏架赛事(名次)沃霍姆13H1H915H9H10无2021 年东京奥运会(1)13H1H915H9H10无2019 年多哈世锦赛(1)本杰明13全程H1H102022 年尤金世锦赛(2)13全程H1H102021 年东京奥运会(2)13全程H1H102019 年多哈世锦赛(2)桑托斯12H2H613H1H2,H6H10H3,H52022 年尤金世锦赛(1)12H3H513H1H3,H5H10H42021 年东京奥运会(3)12H3H513H1H3,H5H10H42019 年多哈世锦赛(5)谢智宇13H1H715H9H10H82021 年全运会(1)栏间步数设计不仅考虑运动员的身高、速度,同时还要结合运动员摆动腿的习惯.一般情况下,在弯道过栏(H1,H2,H6,H7,H8)时左腿作为摆动腿更贴合弯道的切线方向,更具优势13.沃霍姆全程摆动腿为左腿,本杰明全程摆动腿为右腿,桑托斯有 2 次右腿为摆动腿,分别在 H3,H5.谢智宇有 1 次右腿为摆动腿,出现在 H8.沃霍姆的左腿为其惯用腿,在栏间采用的是奇数步,最后一栏的栏间从 13 步变成 15 步,从视频中可以明显看到有小步调整,这是增步频保速度的策略.本杰422浙江师范大学学报(自然科学版)第 47 卷明的右腿为自己的习惯腿,这个在 400 m 跨栏运动员里不多见.右腿摆动过栏,会导致过栏时半径加大,增加了身体的离心力,增加快速过栏的难度,同时也容易造成犯规14.在摆动腿策略上明显处于劣势的情况下依然可以创造出历史第 2 的好成绩,可见其出众的个人能力.桑托斯在 H3H6 阶段采用左右腿交替过栏的方式是为了保证栏间偶数步,充分发挥其在直道上步幅的优势.谢智宇在 H7H8 将栏间步数从 13 步改为 14 步,在 H8 将摆动腿换成了右腿,H8 处于第 2 个弯道中,使用右腿并不合理,在体力下降的情况下,会增加过栏的不稳定性.具体见表 4.2.4.2 步频和步幅的选择策略由图 3 可以发现,沃霍姆、本杰明多次比赛数据波动较小,有固定的策略.沃霍姆在 H8H9 阶段步频降到了全程最低,在 H9H10 阶段增加栏间的步数,用提高步频来降低速度的减幅,2021年东京奥运会上分段的步频有了整体的提高,特别在 H4H5 和 H9H10 阶段;本杰明全程栏间段步幅不变,H1H4 阶段步频从多哈世锦赛高高低,调整为高低高,更好地维持了后7 个栏的速度减幅,在 H9H10 阶段,在不调整步幅的情况下,提高步频,说明耐力水平的明显提升.桑托斯、谢智宇同为 2000 年出生的年轻运动员,他们的风格正在形成当中,桑托斯在 3 次比赛中进行了不同的尝试,用低步频+长步幅的组合创造了栏间的最大速度,重视过渡阶段速度的维持;谢智宇因为只有 1 次比赛的数据,不能进行纵向比较,但是从单次比赛可以看到,H7 之前步频整体控制比较好,H7H8 阶段通过降低步幅提高步频的方法来保持速度,H8H9 步频持续降低,通过 2 次缩短步幅来提升步频,多于其他运动员,冲刺阶段步频提升明显.优秀运动员在前半程基本选择利用长步幅和快步频维持速度策略,H7以后要保持后几栏速度,则通常选择增加栏间的步数,减小步幅,提高步频来实现.400 m 栏的后半部分速度保持相比前半段更应该被运动员和教练员优先考虑4.图 3 沃霍姆、本杰明、桑托斯及谢智宇全程分段步频步幅比较图522 第 2 期 郑 哲,等:中外优秀男子 400 m 栏运动员分段成绩及全程节奏比较3 结论与建议谢智宇在绝对速度上与国外优秀运动员之间存在差距,特别是 H1H3 阶段差距最大,但全程速度稳定性并无差异,且全程速度波动幅度低于 3 名国外运动员.建议通过训练让最大速度出现在 H1H2阶段,提高前3 栏的速度保持能力,尝试打破原有节奏,建立新的平衡,提高成绩.沃霍姆、本杰明比赛中采用的栏间步数策略基本固定,桑托斯充分发挥了身高、步幅的优势,提高了直道速度.谢智宇在整场比赛中出现了 3 种栏间步数,直接干扰了其后半程栏间的整体节奏.从 H8 可以看出,谢智宇拥有较好的左右腿过栏技术,他需要调整后半程的体能分配,尽可能减少变化次数,并在能力提高的情况下,将步数的变化往后推.用更科学的训练方法进行训练,力争在下一届奥运会上取得优异的成绩.参考文献:1SCHIFFER J.400 m hurdleJ.New Studies in Athletics,2012,27(1):9-24.2ISKRA J,COH M.Biomechanical studies on running the 400 m hurdleJ.Hum Movement Sci,2011,12(4):315-323.3OZAKI Y,UEDA T,FUKUDA T,et al.Regulation of stride length during the approach run in the 400 m HurdlesJ.Hum Kinet,2019,69:59-67.4OTSUKA M,ISAKA 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