我国男子１１０ｍ栏运动员刘翔跨栏步技术的运动学分析

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　　摘要：通过录像解析法，对我国男子110 m栏优秀运动员刘翔在第10届全运会田径110m栏决赛中的跨栏步技术进行运动学分析。结果表明：刘翔的攻栏意识强，上栏速度快，加速幅度大，起跨后蹬角度小，有效地控制了过栏的腾起角，身体重心上下振幅小。起跨腿膝角大，缓冲幅度小，两腿夹角大，屈膝高抬能力强，大小腿折叠紧，摆动腿的前摆速度快，腾空过栏时间短。过栏后摆动腿积极下压，近下栏，快提拉，过栏与栏间跑技术衔接比较自然、紧凑，形成一种“跑栏”技术。
　　关键词：刘翔；110 m栏；跨栏步；运动学
　　中图分类号：G 822.6　文章编号：1009-783X(2008)05-0120-03　文献标志码：A
　　
　　作者简介：刘晓芳(1978～)，女，山西原平人。在读硕士研究生，研究方向为田径教学训练理论与方法；刘生杰(1964～)，男，山西河津人，副教授，硕士研究生导师，在读博士，研究方向为田径教学训练理论与方法。
　　2006年7月12日，中国飞人刘翔继勇夺雅典奥运会冠军之后再度在2006年瑞士洛桑田径超级大奖赛男子110 m栏的比赛中，以12.88 s打破了沉睡13年之久的世界纪录。近几年来，他在一系列的比赛中，都取得了优异的成绩和突破性的进展，是我国男子田径竞赛项目中唯一可以列入世界先进水平的行列。那么，刘翔的跨栏步技术究竟有何特点?这些特点又有何运动学意义?本文就此问题对刘翔的跨栏步技术所表现的运动学指标进行分析研究，旨在了解现代跨栏步技术特点，为进一步提高我国跨栏运动的整体水平提供一定的参考价值。
　　
　　1　研究对象
　　
　　刘翔，身高1.89 m，体重78kg。
　　
　　2　研究方法
　　
　　2.1 文献资料调查法
　　查阅跨栏技术的相关文献资料，熟知世界优秀跨栏运动员的技术参数与特点，为进一步科学地分析运动技术做好充分的准备。
　　2.2　影片拍摄法
　　将一台SONY-120X摄影机放置于110 m跨栏助跑道侧，主光轴正对刘翔的第5栏架，摄影距离为20 m，机高为1.2 m，采用定点扫描拍摄法，拍摄速度50格/s，对我国第10届全国运动会田径比赛男子110 m栏决赛进行现场拍摄。
　　2.3　图像解析法
　　对所采集的录像用国产爱捷解析系统，进行逐格解析，并用数字滤波对原始数据进行平滑处理，计算有关运动学指标，最后得到本研究所需的原始数据。
　　
　　3　讨论与分析
　　
　　跨栏步是指从起跨腿的脚接触到起跨点到摆动腿过栏着地时的一大步。它是由起跨攻栏、腾空过栏和下栏着地3个阶段所构成的。
　　3.1　起跨攻栏动作技术分析
　　起跨攻栏是指起跨腿的脚接触起跨点到后蹬结束离地瞬间的整个支撑时段。任务是保持较高水平速度，为迅速过栏创造更大的腾起初速度和适宜的腾起角。
　　3.1.1 速度
　　起跨攻栏技术的正确与否决定着过栏速度和加速跑的效果，攻栏速度在很大程度上依靠起跨攻栏的动作。攻栏时身体重心的水平速度与攻栏阶段的速度增加率可反映运动员的起跨攻栏质量。刘翔身体重心的水平速度是8.895 m/s，世界优秀男子110 m栏运动员的重心水平速度是8.876m/s，二者相差不多，都比较快，有利于起跨攻栏，但是，在攻栏阶段刘翔的水平速度增加到9.547 m/s，增加值为0.688m/s，增加了7.7％，世界优秀运动员的增加率为4.8％，说明刘翔在起跨攻栏时攻栏意识强，上栏快，加速幅度大，较大幅度地提高了水平速度。
　　刘翔在着地瞬间，起跨腿的膝关节的摆动速度为6.86 m/s，世界优秀运动员的摆动速度是6.356 m/s，说明刘翔的起跨腿着地速度快，着地更积极、主动，有利于身体重心快速前移，增大着地角，减小地面的冲击力。刘翔摆动腿的膝关节的摆动速度是10.187 m/s，说明他的摆动腿起跨攻栏的摆动速度比较快，攻栏更加积极、主动。快速摆动有利于提高身体重心的高度，加速身体重心远离支撑点，减少过栏时重心波动差，获得较好的蹬伸效果。
　　3.1.2 角度
　　起跨角是衡量运动员后蹬能力，是快速攻栏效果的重要指标。刘翔的起跨角为67.32°，优秀运动员的起跨角一般是65°～70°。起跨角的大小，直接影响着过栏的水平速度与腾起角。起跨角小，有利于加大水平速度，降低垂直速度，控制身体重心的腾起高度和构成最佳的身体重心腾起角，刘翔的腾起角为12.583°，从而能平稳跨越过栏，减小身体重心的上下振幅，有利于身体重心的积极前移，快速攻栏，发挥水平速度，使过栏更趋于“跑栏”。
　　刘翔的着地角为65.08°，着地角大，说明起跨腿下压快，身体重心在地面的投影距着地点的水平距离相对较小，可以减小对地面的冲击力，有利于起跨攻栏。现代跨栏技术是，起跨离地时身体重心积极前移，起跨结束时身体重心投影点距支点距离相当于本人身高的27％(约50 cm)，刘翔身高1.89 m，应为0.513 m，而刘翔的下栏支撑点距离是0.532m，说明刘翔的使身体重心还应该更加接近栏。
　　起跨腿膝角的大小是评价起跨蹬伸动作效果的重要指标。刘翔的前支撑阶段的膝关节角度为147.838°。起跨腿膝角大，缓冲幅度小，说明刘翔起跨攻栏时身体重心比较稳定而且攻栏速度提高较大。
　　现代跨栏技术要求，攻栏时高摆摆动大腿，加大两腿夹角，大小腿充分折叠。两腿夹角增大，一方面使两腿屈、伸肌群收缩前得到预先拉长，为腾空后快速剪绞动作提供有利条件，另一方面，可带髋积极前移，加大蹬地力量。刘翔的两腿夹角为138.452°，世界优秀运动员起跨攻栏结束时两腿夹角可达121。左右。说明刘翔攻栏腿积极前摆，加大两腿的夹角，以提高起跨时的水平速度。起跨时摆动腿水平移动速度是9.188 m/s，说明刘翔的屈膝高抬能力强，大小腿折叠紧，缩短了前摆的半径，减小了转动惯量，加快了摆动腿的前摆速度，从而缩短起跨支撑时间。刘翔的支撑时间是0.102 1 s，世界优秀运动员的一般为0.11～0.13 s。同时，在折叠过程中，后腿肌群有了短暂的放松休息，有利于下栏时的高重心支撑和扒地动作的完成，为快速跨越栏架提供了保障。
　　刘翔的起跨距离为2.362m，优秀运动员的起跨距离是2.1～2.2 m，比一般优秀运动员大20 cm左右，说明他的攻栏意识强，也符合现代跨栏技术“远起跨”的特点。
　　3.2　腾空过栏动作技术分析
　　腾空过栏是指从起跨结束身体转入腾空起，到摆动腿过栏后着地的这段空间。任务是保持身体平衡，快速完成剪交动作，获得过栏后的继续快跑的有利姿势。
　　高摆、屈膝攻栏是现代男子110 m跨栏跑的一个显著的特点，为了有效地维护过栏时的身体平衡，防止身体重心的垂直振荡而影响过栏的水平速度，运动员在上栏的动作应尽 量降低身体重心，使身体前倾，起跨时采用向栏上扑去，尽量减小身体的腾起角，缩短过栏的腾空时间。刘翔的腾空过栏时间为0.280 s，达到了世界先进水平(0.30 s)。跨栏步腾空时间是反映运动员过栏技术优劣的重要标志。同时，刘翔的躯干前倾角为44.531°，说明他在攻栏时上体充分前倾，加大躯干前倾，可以改变髋关角在空中的方向，有利于完成起跨提拉。同时加大躯干前倾角度，可以改变躯干环节与身体重心的关系，是躯干产生向前下方的旋转，这样就克服了引起跨时摆动腿大幅度向前上摆而产生的向后方向的旋转，为摆动腿的快速下压动作提供条件，加大两腿在栏前的分腿角度，是快速剪绞过栏的预先条件。刘翔的两大腿夹角为138.452°。刘翔的摆动腿几乎与水平面平行，而他的腾起角为12.583°又比较小，说明他的大腿充分高抬，以保证重心起伏小，缩短起跨过栏的运动轨迹，防止身体重心产生过大的垂直振荡而影响过栏时的水平速度。摆动腿的膝角为172.453°，说明他摆动腿并没有完全伸直.这为下栏时减小以髋关节为轴转动半径，减小了转动惯量，从而加快了下栏的速度，缩短了腾空过栏的时间；因此，刘翔在起跨腾空过栏过程中，做出大幅度的前移身体，向栏上扑去的过栏动作，减小身体重心上下振荡，缩短腾空过栏的时间，完成快速过栏动作，形成强有力的“攻栏姿势”。
　　3.3 下栏着地动作技术分析
　　下栏着地是指身体重心达到腾空最高点开始，到摆动腿着地支撑这一过程的动作。其任务是尽量减少水平速度的损失，使身体平衡，快速离栏转入栏间跑。“下栏着地阶段技术的重要性是因为它对提高成绩有最大的储备能力”(阿诺德，1995)，此阶段尽可能缩短支撑的时间和加大的着地角度，获得适宜的蹬地角，为栏间跑进创造有利的条件。
　　刘翔的摆动腿着地瞬间的着地角为77.562°，摆动腿蹬离地面瞬间的蹬地角为62.359°，优秀运动员的摆动腿着地角为78°左右，蹬离时蹬地角约为60°左右，与世界优秀运动员的基本一致。着地角的大小直接影响着栏间跑的节奏。着地角大，就减少了对地面的冲击力，能集中注意力于下栏后的栏间跑动动作中，有“跨”向“跑”转变的能力，并能最大限度地发挥水平速度。同时，刘翔的身体重心与着地点连线和水平面的夹角为79.68°，着地点距栏架距离为1.358 s，这说明刘翔在下栏支撑着地时，上体基本保持正直，摆动腿积极下压，用前脚掌后扒着地，减小了阻力作用，使重心投影点靠近支撑点，以有利于身体迅速地转入后蹬阶段，提高水平速度和加快栏间的跑动节奏，此时起跨腿提拉到身体正前方，大腿积极高抬，加快下栏时人体移动速度。过栏后能否与栏间顺利衔接是衡量过栏技术好坏的一个重要指标，而刘翔的下栏技术正是近下栏，快提拉，过栏与栏间跑技术衔接比较自然、紧凑，形成一种“跑栏”技术。
　　刘翔起跨腿着地瞬间和垂直支撑时的膝角分别为177.1°和173.4°。说明刘翔在摆动腿下栏着地缓冲时应尽量伸直膝关节，以踝关节的缓冲为主，以保持高重心的身体姿势，有利于减少水平制动与重心的上下起伏，加快与栏间跑的自然衔接，这也符合现代跨栏技术的要求。
　　同时，刘翔下栏时身体重心的高度是1.231 m，身高为1.89 m，相当于其身高的62.2％，这与其摆动腿直腿着地支撑有关，保持了高的身体重心，减少了身体重心的起伏。下栏质量与下栏时身体重心高度有直接的关系。从生物力学的角度看，身体重心在垂直方向上的升降幅度小的跨栏跑是一种有效的跨栏跑，因此，跨栏运动员在下栏时必须保持较高的身体重心。
　　刘翔的摆动腿前后支撑时间分别是0.018 s和0.075 s；以致摆动腿的总支撑时间短，相对水平速度损失减少，为快速下栏后转入栏间跑快创造了良好的条件。
　　
　　4　结论
　　
　　1)刘翔的起跨攻栏意识强，上栏速度快，支撑时间短，后蹬迅速有力，能有效地控制起跨角，身体重心腾起角小，减小后蹬角度，提高过栏的加速度，而且速度增加幅度较明显。
　　2)刘翔在腾空过栏阶段，身体重心垂直振幅小，摆动腿积极下压，身体重心迅速前移，减小腾空过栏时间，并且摆动腿异侧臂屈肘向前积极摆出，肘关节达到肩的高度，另一臂屈肘摆至体侧，整个身体集中向前用力，平衡舒展，起跨结束时能够形成有力的“攻栏姿势”。
　　3)刘翔下栏着地时，摆动腿直腿下栏着地、直腿支撑，支撑时间短，着地角大，下栏支撑点较近，起跨腿积极提拉，过栏与栏间跑技术衔接比较自然、紧凑，形成“跑栏”技术。
　　综上所述，刘翔在整个跨栏步中，不论是摆动腿的折、抬、摆、压、缓，还是起跨腿的收、提、拉、放都表现得非常出色。他的动作轻快，富有弹性，过栏意识强，能将注意力集中到下栏后栏间节奏中，由“跨”转向“跑”的能力强，并能最大限度地发挥水平速度。
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