110米栏初级运动员第4～5栏技术运动学特征研究——以杰克逊为校标

梁铁怀 曾智伟 韦东远 姚辉洲

110米栏初级运动员第4～5栏技术运动学特征研究——以杰克逊为校标

梁铁怀1曾智伟1韦东远2姚辉洲1

（1.广西师范大学 体育与健康学院，广西 桂林 541004；
2.桂林电子科技大学 体育部，广西 桂林 541004）

文章通过文献资料法和生物力学法，以杰克逊为校标，对普通高校男子110米栏某初级运动员比赛中的第4栏至第5栏跨栏技术数据进行分析研究，概括出初级运动员跨栏跑技术的重要运动学特征，认为在初级运动员专项动作技术教学训练中，最迫切需要解决的关键是跨栏步着地缓冲技术和起跨腿提拉技术。在对规范技术和技术模式深入认识的基础上，应结合初级运动员技术中存在的薄弱环节有意识地加强训练。初级运动员专项技术的特征，在相当程度上受运动员身体训练水平和专项基本能力水平的影响，因此只有通过有目的有计划的系统训练，才能不断提高运动员专项技术水平。

初级运动员；
高校运动训练；
110米栏；
技术特征；
运动生物力学

运动技术生物力学是在科学理性的基础上帮助人们对技术本质形成认识，为发现和纠正动作奠定基础。通过采用现代信息化仪器设备获取运动学和动力学数据，使人们得以认识动作技术的细微结构，对分析引起错误动作的原因大有裨益。詹姆斯·海认为“生物力学是技术的科学基础”，并已成为运动训练业界的普遍共识。

至今为止，110米跨栏生物力学研究主要集中在世界级或国家级运动技术水平层面。受生物力学手段的限制，运动员在初始训练阶段的动作技术的运动生物力学研究鲜有开展，严重影响人们对运动技术动作特征的认识，这对提高基础阶段运动员技术训练的效果非常不利，也极大地制约了各基础人才培养机构（如高校）运动训练活动的开展。本文研究选择高校初级运动员男子110米栏项目进行生物力学分析，以期为高校男子110米栏动作技术诊断提供客观依据，提高高校运动训练科学化水平。

1.1 研究对象

高校110米栏初级运动员欧某，身高175cm,体重75kg。欧某为桂林电子科技大学信息与通信学院电子科学与技术专业2020级学生，欧某入校前没有进行过110米栏训练，入校经5个月的专项训练后，开始参加比赛，2020年11月校运会成绩为17.4s，2021年6月桂林市高校田径运动会成绩为16.1s（提高率达7.5%），2021年8月中国大学生田径锦标赛取得15.8s的好成绩（达到二级运动员水平，提高率为9.1%）。这一定程度上反映出基础阶段训练的效果是比较好。作为正常发展的初级运动员的代表，本文选择欧某作为研究对象。

本文研究110米栏初级运动员欧某第4～5栏动作技术的生物力学特征，苏珊卡等认为，“与一般常规做法不同，跨栏技术的生物力学分析，只在一部分跑道上进行即可，男子110米栏（选取）第五栏”，结合文献“科林·杰克逊过栏技术的生物力学分析”的权威研究，本文研究选取第4栏的跨栏步和第4～5栏之间的栏间步技术作为获取数据资料的跑段。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

通过查阅男子110米栏技术的相关文献，了解110米栏技术的理论知识和研究动态，熟知世界优秀110米栏运动员杰克逊的技术参数与特点，为科学分析运动技术做准备。通过查阅相关运动生物力学、专项训练学方面的文献，为制定研究计划、内容框架、收集和分析资料、撰写论文奠定基础。

1.2.2 影片拍摄法

采用四台索尼摄像机对研究对象比赛中的第4～5栏的跨栏步技术和栏间跑技术进行二维定点拍摄。每台摄像机的拍摄范围为5米，镜头垂直于运动员跑进方向，距离运动员12米，高度1.2米，拍摄频率为60帧每秒。本文分析的是初级运动员欧某在中国大学生田径锦标赛的现场拍摄录像。

1.2.3 图像分析法（生物力学方法）

采用北京体育大学的视讯软件对1.2.2节的录像进行解析，以获取相关运动学和动力学原始数据。

1.2.4 数理统计法

对所收集的原始数据进行频数统计，通过百分比的形式来抽象概括出动作的运动学特征。

1.2.5 逻辑分析法

主要以世界优秀110米栏运动员科林·杰克逊的技术为校标，与本研究研究对象的原始数据进行比较，对初级运动员的运动学和动力学特征进行判断和推理。“许多专家认为杰克逊的跨栏技术已经趋于成熟”；
Milan-Coh认为，科林·杰克逊的技术是“……完美的跨栏技术”（2005）。本文研究将纵横驰骋世界赛场十几年、曾经创造过优异运动成绩、有多种生物力学研究参数的英国运动员科林·杰克逊的技术作为分析初级运动员技术生物力学的主要参考模型，同时也参考了刘翔和蒙克尔特等人的部分生物力学数据。

2.1 初级运动员跨栏步运动学特征

根据已有研究对跨栏步的定义，考虑到跨栏动作前后的相互关系，以及跨栏周期的特点，本研究的跨栏步（广义的跨栏步，专指动作过程）定义是：起跨腿的脚踏上起跨点开始，至摆动腿过栏后下栏着地蹬伸离地（简称蹬离）瞬间止的动作阶段。

2.1.1 步长特征

跨栏步步长是指起跨腿的脚着地点到腾空过栏后摆动腿的脚着地点之间的水平距离。跨栏步步长由起跨距离、腾空距离和下栏着地距离三个部分组成。

欧某跨栏步各段距离见图1，其中：起跨距离1.99m，占跨栏步总长的52.8%，下栏距离1.78m，占跨栏步总长的47.2%，杰克逊相应的距离分别为2.09m、1.58m，占56.9%和43.1%，欧某和杰克逊的差距（杰-欧，下同），总体上表现出初级运动员跨栏步大（长）、起跨距离短、下栏距离长。

图1 初级运动员欧某跨栏步的数据（单位：米）

由表1和图1可见，杰克逊和欧某的起跨均是缓冲距比蹬伸距长。下栏则相反，均呈现出蹬伸距比缓冲距大。初级运动员欧某的起跨距中，着地缓冲的绝对值特大、蹬伸的绝对值较小，缓冲所占的比例达到了75.5%，而蹬伸仅为24.5%（杰克逊分别占55.9%和44.1%），下栏距中，缓冲的绝对值大、蹬地的绝对值相对不大，缓冲就占了下栏距离的38.3%，蹬伸占了61.7%（杰克逊分别为7.1%和92.9%）。初级运动员和高级运动员的区别主要在起跨和下栏的缓冲距离。

表1 初级运动员和高级运动员的跨栏步参数数据对比（m）

注：括号内为占比。

2.1.2 重心高度变化特征

重心高度是指运动员身体重心距地面的垂直距离（图1和表2）。重心高度占身高的百分比（%）可以比较好地衡量和说明运动员个体的重心高度特征。

在跨栏步的起跨和下栏的缓冲和蹬伸阶段中，运动员起跨过程中缓冲和蹬伸阶段，身体重心均呈升高趋势。由于欧某缓冲阶段重心低，因此升高值较大。下栏缓冲和蹬伸则不同，突出的特点是重心高度几乎相同（欧某仅差1厘米，可以忽略不计），而杰克逊缓冲时身体重心高、蹬伸时身体重心低；
重心高度占身高百分比分别是：欧某起跨缓冲占39.4%、蹬伸占49.1%，腾空重心最高点占74.9%，下栏缓冲占50.9%、蹬伸占51.4%。杰克逊上述指标分别是52.2%、59.3%、58.2%、63.2%、58.2%。二人各阶段重心高度百分比分别相差12.8%、10.2%、8.6%、12.3%、6.8%。因此，欧某跨栏步重心高度变化的特征是：起跨缓冲/蹬伸、下栏缓冲/蹬伸瞬间明显较低，特别是起跨和蹬伸的缓冲阶段重心特别低。

表2 初级运动员和高级运动员的跨栏步重心高度变化对比（m）

注：括号内为占比。

2.1.3 重心水平位移变化特征

运动员身体重心水平移动数据表明（表3），欧某起跨和下栏总的水平位移距离较大；
其中起跨缓冲阶段占起跨重心位移的75.5%，蹬伸阶段占24.5%，杰克逊则分别占56.0%和44.0%；
欧某下栏缓冲阶段占38.4%，蹬伸阶段占61.6%，杰克逊则分别占7.1%和92.9%。因此，欧某重心水平位移变化的特征是：起跨缓冲距离长、蹬伸幅度小；
下栏缓冲阶段幅度特别大，蹬伸幅度一般。

表3 初级运动员和高级运动员的重心水平位移对比（m）

注：括号内为百分比。

2.1.4 着地角/蹬地角特征

着地角是指起跨或下栏着地瞬间，脚与身体重心的连线与地面水平面之间的夹角；
蹬地角是指起跨或下栏的蹬离瞬间，脚与身体重心的连线与地面水平面之间的夹角。

数据表明（表4），欧某起跨着地角较小，下栏着地角更小，蹬地角较小，但与杰克逊的差异并不很大。着地角和蹬地角之间形成扇形角---以脚为轴心的整个身体转动角，起跨和下栏，欧某是47.3度和48.9度，杰克逊是43.1度和42.4度。因此，欧某跨栏步着地/蹬地角特征是：起跨和下栏着地角较小、身体整体的转动角较大。

表4 初级运动员和高级运动员的跨栏步着地/蹬地角对比（度）

2.1.5 膝关节角度特征

欧某在跨栏步全过程的各个阶段膝关节的角度（表5），表现出：起跨腿膝关节在起跨腿着地时最小、缓冲时次之、蹬伸时最大；
摆动腿膝关节在起跨腿着地时较大，在缓冲时最小，表明折叠较好，蹬伸时接近90度，腾空后最大；
下栏过程中，摆动腿支撑着地、缓冲时膝关节角度较小，伸展不大，蹬伸时膝关节角度较大，伸展达到6.5度；
在下栏过程中，起跨腿膝关节角度较小，缓冲时展开，蹬伸时展开过大。而杰克逊和刘翔起跨过程中膝关节角度，着地瞬间分别是155度和161.9度，缓冲分别是152.7度和160.2度。因此，欧某膝关节特征是：缓冲时角度小（表明起跨重心低）。

表5 初级运动员欧某的膝关节角度数据（度）

2.1.6 时间和步频特征

跨栏步时间是指跨栏步动作过程的时间，即起跨、腾空和下栏的时间。跨栏步的时间由起跨时间、腾空时间和下栏时间组成。

从运动员跨栏步时间结构来看（表6），欧某起跨时间占跨栏步时间的17.1%，腾空占63.4%，下栏占19.5%，杰克逊相应阶段分别是16.1%、58.1%、12.9%；
起跨的缓冲时间占起跨时间的42.9%，蹬伸时间占57.1%。下栏的缓冲时间占下栏时间的25%，蹬伸时间占75%。

欧某跨栏步步频为1.89步/秒，为栏间跑三步平均步频的43.3%，杰克逊跨栏步步频为2.17步/秒，为栏间三步平均步频的45.1%。

因此，欧某跨栏步时间特征是：跨栏步总时间长，腾空时间和下栏时间所占比例较大，起跨和下栏蹬伸时间长，步频较慢。

表6 初级运动员和高级运动员跨栏步时间对比（s）

2.1.7 重心水平速度特征

从运动员跨栏步水平速度及其变化的情况来看（表7），欧某起跨缓冲和蹬伸瞬间，增加率为2.00%；
下栏缓冲和蹬伸，增加率为14.94%；
起跨蹬伸至下栏着地，下降率达到了13.95%，下降幅度较大。杰克逊相应环节的数据分别为：6.81%、4.10%和6.80%。因此，欧某跨栏水平速度特征为起跨缓冲增加率低、下栏增加率高，过栏速度下降率大。

表7 初级运动员和高级运动员的重心水平速度对比（m/s）

2.1.8 腾起初速度/腾起角特征

运动员在动作的不同环节和不同阶段的腾起初速度和腾起角度存在着明显的差异（表8），欧某在两个环节（起跨和下栏）的两个阶段（缓冲与蹬伸）腾起初速度的幅度在8.17m/s～8.35m/s范围内，起跨蹬伸比缓冲减少0.12m/s，减幅为1.44%，下栏缓冲比起跨蹬伸减少0.06m/s，减幅为0.73%，下栏蹬伸比缓冲增加0.10m/s，增幅为1.2%。由此可见，腾起初速度曲线呈现出“小波浪”的形状，并且是起跨缓冲（最大）比蹬伸大、下栏蹬伸比缓冲大；
杰克逊则体现出的一种“山峰型”趋势：起跨蹬伸比缓冲增加0.88m/s，增幅达到9.97%，起跨蹬伸至下栏缓冲减少0.81m/s，减幅达8.35%，下栏蹬伸比缓冲减少了0.38m/s，减幅达4.27%。

在两个环节和两个阶段中，腾起角度大小呈现的状态，欧某表现出最小--第三大--最大--次大的趋势；
而杰克逊则呈现出最小--最大--第三大--次大的状态，表现出蹬伸角度大、着地角度小的趋势。

因此，欧某腾起初速度/腾起角的特征是：起跨蹬伸时速度小、腾起角度小，下栏着地时着地角度大。

表8 初级运动员和高级运动员的跨栏步腾起初速度（V0）/腾起角（α）对比

2.2 初级运动员栏间跑运动学特征

栏间跑是指第4栏摆动腿下栏着地瞬间开始，至第5栏起跨腿起跨着地瞬间止。栏间跑每一步均由着地缓冲、蹬伸和腾空等三个阶段组成。跨栏步和栏间跑构成跨栏周期，考虑到前因后果的关系，在分析栏间跑各环节动作时有时候会加入跨栏步起跨和下栏动作的数据进行对比分析，以便更清晰描述栏间跑的规律特征。

2.2.1 栏间跑步长特征

表9 初级运动员和高级运动员栏间跑步长对比（m）

欧某栏间跑三步的步长（表9）比例分别为：28.9%、35.8%、35.3%，杰克逊的分别为27.4%、36.6%、36.0%，均呈现出第一步小、第二步大、第三步中的特征；
欧某栏间跑三步的步长指数分别为0.88、1.09和1.07，杰克逊的分别为0.83、1.10和1.09；
欧某栏间跑三步平均步长为1.78m，三步平均步长指数为1.02，杰克逊栏间跑三步平均步长为1.83m，三步平均步长指数为1.01。因此，欧某栏间跑步长的显著特征是：栏间跑第二步和第三步的步长较短，第一步步长指数较大、三步平均步长指数相对大些。

2.2.2 膝关节角度特征

运动员在栏间跑时膝关节角度，分为支撑腿和摆动腿在着地、缓冲、蹬伸和腾空时各个不同时期的角度。初级运动员欧某不同时期的角度数据见表10，具有如下特点：

（1）支撑腿膝关节角度，着地时在139.8～159.4度范围，以第一步最大、跨栏步最小；
缓冲时在131.5～160.0度之间，跨栏步最小、第一步最大；
蹬伸时在151.5～176.7度之间，第三步最小，跨栏步最大；
腾空到最高点时在111.9～155.5度之间，第二步最小、第一步和第三步几乎一样。

（2）摆动腿膝关节角度，着地时在43.7～131.9度范围，以第二步最大、第一步最小；
缓冲时在50.3～97.0度之间，第三步最小、第一步最大；
蹬伸时在96.0～139.76度之间，第三步最小，第一步最大；
腾空到最高点时在117.3～162.7度之间，第三步最小、第二步最大。

表10 初级运动员欧某不同时期的膝关节角度数据（度）

综上所述，欧某栏间跑支撑腿和摆动腿在着地、缓冲、蹬伸和腾空至最高点时的膝角变化趋势为：第一步---从着地、缓冲到蹬伸，支撑腿和摆动腿的角度均增大，随后在腾空到最高点时，支撑腿膝关节角度缩小，但摆动腿膝关节继续增大；
第二步至跨栏步---从着地到缓冲，支撑腿和摆动腿膝关节角度均减少，蹬伸时支撑腿膝关节增大；
第二步蹬伸时摆动腿膝关节继续减小，支撑腿膝关节在随后腾空至最高点时进一步缩小，而第三步支撑腿膝关节继续增大。

2.2.3 着地角/蹬地角特征

表11 初级运动员欧某的着地/蹬地角度数据（度）

初级运动员欧某栏间跑三步着地角和蹬地角的数据见表11，由表可见栏间跑各步呈现趋势为：着地角和蹬地角均逐渐减小、转动角逐渐增大，表明前支撑距离加大、蹬伸更为向前、身体在支撑时移动幅度不断增大的趋势。其中，第一步着地角较大、蹬地角较大，转动幅度大；
杰克逊第一步着地角大（78.9度）、蹬地角差不多相同（58.7度）、转动角则较小（42.4度）。

2.2.4 重心高度特征

初级运动员欧某的栏间跑重心高度变化数据表明（表12），从第一步着地开始，至跨栏步蹬伸结束，重心高度占身高的百分比范围在44.0%～51.4%之间，身体重心高度均在其正常站立姿势重心（0.98m/1.75m，56.0%）水平之下。而杰克逊栏间跑各步各阶段的重心高度在56.3%～68.3%之间，始终在其正常站立姿势的重心高度水平（1.02m/1.82m,56.0%）之上；
欧某栏间跑4次着地支撑身体重心在缓冲--蹬伸阶段的升降趋势是：升--升--降--降，即前两步是蹬伸比缓冲重心高，后两步是缓冲比蹬伸重心高，而杰克逊是：降--降--升--升，与欧某相反。表明欧某栏间跑重心较低、并持续降低的特征。

表12 初级运动员欧某的重心高度变化（m）

2.2.5 水平速度特征

初级运动员欧某从栏间跑每一步（第一步到跨栏步）的“缓冲--蹬伸”水平速度的情况表明（表13），其变化率分别为14.9%、5.3%、-1.6%、17.3%，杰克逊分别为-3.5%、11.9%、3.0%、0.4%。从第一步到第二步、第二步到第三步、第三步到跨栏步的水平速度变化来看，欧某缓冲分别为0、5.1%、-7.2%，蹬伸分别为-8.4%、-1.6%、10.6%，杰克逊缓冲分别为-5.9%、8.0%、-8.1%，蹬伸分别为9.1%、0、-8.2%。

表13 初级运动员欧某的水平速度变化（m/s）

因此，欧某栏间跑水平速度变化的特征是：每一步的“缓冲--蹬伸”中，第一步和跨栏步变化大（杰克逊第一步负值、第二步变化大）；
步与步的缓冲中，第一步和第二步不变、第二步和第三步呈增加、第三步和跨栏步呈减少趋势（杰克逊分别呈减少、增加、减少趋势）；
步与步的蹬伸中，呈减少、减少和增加趋势（杰克逊分别呈减少、增加和减少趋势）。

初级运动员和高级运动员栏间跑的平均水平速度对比结果见表14：欧某栏间跑第一到第三步速度大小依次顺序为：最快--最慢--次快，杰克逊依次为：次快--最快--最慢。粗略计算，欧某的100米跑成绩为约为11.84s，100米平均速度为8.45m/s，以此衡量，其栏间跑速度利用率为87.2%。杰克逊2002年110米栏成绩13.47s时，100米跑成绩应为10.85s，其100米平均速度为9.22m/s，则其速度利用率为95.8%。

表14 初级运动员和高级运动员平均水平速度对比（m/s）

2.2.6 时间和步频特征

运动员栏间跑的时间和步频对比结果表明（表15），欧某三步时间占栏间步总时间的比例分别是26.2%、38.1%、35.7%，杰克逊的比例分别是27.4%、35.2%、37.2%。因此，欧某栏间跑总时间长、第一和第二步用时较长。

欧某栏间三步步频从高到低排列为第一步、第三步和第二步，杰克逊为第一步、第二步和第三步。二者步频差距的高低顺序为第一步、第二步和第三步。因此，欧某栏间跑三步平均步频慢、第二步步频慢、第一步步频快。

表15 初级运动员和高级运动员的栏间跑时间（s）、步频（步/s）对比

2.2.7 跨栏周期支撑与腾空时间特征

表16 初级运动员和高级运动员的跨栏周期支撑与腾空时间对比（s）

运动员的跨栏周期支撑与腾空时间对比结果表明（表16），除了跨栏步起跨支撑时间较短，第一步至第三步腾空时间较短外，欧某其他时间均较长。进一步分析表明，栏间三步支撑时间差别比较明显，差异范围在0.04～0.056s之间；
腾空时间的差异相对较小，在0.003～0.019s之间。此外，欧某腾空/支撑之间的比值分别为3.71、0.38、0.60和0.50。蒙克尔特分别为3.09、0.94、0.96和0.80。比值越大，说明腾空和支撑时间趋于平衡，说明步频较快；
比值小，说明腾空时间较少于支撑时间，说明步频较慢。

运动员跨栏周期中，除跨栏步外，栏间跑三步的支撑与腾空时间趋势为：支撑时间长、腾空时间短。运动员曲线图更为直观和形象地表明（图2），欧某支撑时间更长、腾空时间更短，杰克逊支撑时间略长，腾空时间略短。

图2 初级运动员和高级运动员110米栏的重心高度和重心速度变化曲线

3.1 缓冲动作的程度决定起跨的效果

跨栏起跨腿的缓冲是指起跨腿的脚着地后伸髋、屈膝、踝跖屈的过程。跨栏起跨的缓冲程度介于短跑的和跳远起跳的缓冲程度之间。对短跑、跨栏和跳远的支撑和腾空的生物力学参数的比较研究表明，由于项目对水平速度和垂直速度的要求不同，对支撑缓冲和蹬伸阶段要求（距离、幅度、时间等）的要求也不同，蹬离地面后形成的腾起初速度和腾起角就不同，总的趋势表现为项目要求的水平速度越快，缓冲的距离和时间越短，蹬伸的距离和时间越长，腾起初速度越快、腾起角越小。杰克逊的上述指标，介于短跑和跳远之间，表现出了跨栏项目特点，而欧某的缓冲和蹬伸距离的百分比均高于跳远，说明欧某的缓冲幅度过大。

起跨缓冲既是动作的必然结果，又是蹬伸的前提条件，因此，缓冲的效果影响蹬伸的效果。对跑的技术研究表明，在途中跑的过程中，脚着地缓冲阶段，支撑腿各肌群处于积极活动状态。在着地、缓冲和蹬伸时，各肌群交替做向心收缩和离心收缩。因此，缓冲和蹬伸是相互联系、相互制约、相互促进的关系。适度的缓冲，形成了屈曲的身体姿势，预先拉长肌肉，获得了良好的肌肉收缩的工作距离，因此为更好地蹬伸提供了解剖学、生理学和生物力学的条件。

起跨着地角和重心变化是影响缓冲的主要因素。起跨着地角小，必然表现出着地距离大，因而造成着地缓冲阶段支撑反作用力的水平分力较大，从而起到过大制动作用，降低了缓冲阶段的水平速度，加大了起跨腿缓冲阶段的负荷，不利于后续蹬伸阶段的快速伸展。起跨缓冲程度大，缓冲结束时膝关节角度小、重心垂直下降程度大、重心水平移动幅度大，势必延长肌肉退让性收缩的时间，降低肌肉向心收缩的速度，影响蹬伸速度发挥，进而制约了腾起初速度。

3.2 腾空后的动作决定下栏后的动作姿势

跨栏步的腾空是指运动员起跨蹬离地面瞬间至摆动腿下栏着地瞬间、运动员脱离地面的过程。下栏是指运动员身体重心经过栏架上方或达到腾空最高点以后到摆动腿下栏着地支撑这一过程的动作。根据目前的研究，正确的下栏动作的主要表现在“摆动腿着地点十分靠近身体总重心的投影点”“膝关节基本保持伸直，踝关节处于较充分的跖屈状态，髋关节和踝关节的连线和地面接近垂直“蹬伸阶段，踝关节仍始终保持着充分的跖屈的状态，稍有缓冲、但脚跟不接触地面”等三个方面。

现有的一些研究采用多种参数来揭示腾空过栏的特征，笔者认为，空间特征和时空特征参数是“原因”，其中最为主要的是躯干前倾角、两腿夹角、两腿摆动速度等参数，它们基本上可以描述过栏动作的基本特征。

研究表明，加大躯干前倾角度，改变髋关节空中方向，利于完成起跨提拉动作，改变身体环节之间的关系，维持摆动腿前上摆的平衡，为快速下栏提供条件。增大两大腿之间的夹角，意味着摆动腿快速摆动高抬，带动髋部快速向前上方移动，加大增加身体对地面的作用力；
同时，预先拉长两大腿后续动作——摆动腿下压、起跨腿提拉——收缩前肌群的长度，为腾空快速剪绞过栏动作创造了条件。欧某（初级运动员）起跨、栏上躯干前倾角，两大腿的夹角，均比优秀运动员大——躯干更前倾、两腿“劈叉”更大。联系到欧某跨栏步腾空距离较长、下栏距较大，是为维持身体平衡而下意识做出的动作，同时说明优秀运动员身材更高、过栏技术更好、动作更协调。

“下栏的任务是尽量减少水平速度的损失，使身体平稳、快速地离栏转入栏间跑”。从逻辑关系和因果关系来考虑，下栏着地缓冲形成的正确的身体姿势，取决于腾空后两大腿角度、栏上躯干的前倾度，特别是过栏时绞剪动作--起跨腿提拉的速度、两腿协调和快速配合。有研究认为，刘翔在起跨着地瞬间，起跨腿的膝关节的摆动速度快，说明起跨腿着地的速度快，着地更积极、主动，有利于增大着地角，减小地面的冲击力；
摆动腿的膝关节的摆动速度快，说明摆动腿攻栏更积极更主动，有利于提高身体重心的高度，加速身体重心远离支撑点，同时加大了起跨腿的蹬伸力量。欧某起跨时摆动腿缓冲和蹬伸绝对值均比刘翔大（但刘翔蹬伸时膝关节移动速度更快），这似乎难以解释初级运动员的起跨情形，但如果考虑到初级运动员起跨时身体重心下降程度、缓冲蹬伸水平移动的行程，以及训练水平形成的膝关节退让性收缩能力，可以认为这是初级运动员需要通过快速摆腿来维持身体平衡。此外，起跨腿缓冲行程大，但蹬伸幅度小，说明蹬伸时膝关节伸展速度小。特别是在下栏的缓冲（以及蹬伸）阶段起跨腿膝关节提拉速度慢，表明绞剪动作速度因为起跨腿速度受到较大的影响。

运动员腾起过栏的任务是保持身体平衡，通过快速剪绞动作完成过栏，获得下栏后跑进的有利姿势。过栏快速的绞剪动作本质上是通过改变身体各肢体环节的空间位置，来维持身体平衡顺利过栏。运动员腾空过栏动作是围绕多轴进行的：围绕髋横轴转动的有躯干前倾和上抬、摆动腿前上摆和下压；
起跨腿蹬地后向前的提拉和外展，下栏后向体前高抬，是围绕髋横轴和纵轴复合性转动；
两臂屈肘摆动是围绕肩肘横轴和躯干纵轴进行的。腾空过栏中的身体有关肢体的转动轴的变换相当复杂，归结为过栏动作过程中肢体各环节的协调性机制。目前该机制仍处于定性的描述中，更为定量的规律性协调性机制有待进一步的研究。

3.3 下栏成高支撑姿势移过支撑点关系到“跨--跑”衔接

起跨是“跑--跨”的衔接，下栏是“跨--跑”的过渡。因此，第一步（下栏步）缓冲和蹬伸的动作形式和效果是“跨--跑”动作衔接是否紧密的标志，是保证栏间步顺利跑进的前提条件。第一步支撑效果主要取决于髋/膝关节伸展程度（间接地采用重心高度占身高的百分比表示），重心高度和位置，躯干前倾度，水平速度损失率等。

优秀运动员栏间跑第一步，从着地缓冲到蹬伸，身体重心垂直方向呈现出下降的趋势，这是“直膝支撑”“踝关节跖屈缓冲”“踝关节背伸蹬伸”和“臂—腿摆动”的结果。因为“下栏着地时膝关节不参与缓冲，以脚掌为支点、借助向前翻转的力矩使身体迅速移过支点，开始第一步的后蹬用力”。此阶段蹬伸的动力源自于踝关节及脚掌力量的充分发挥进行蹬伸（后蹬）、起跨腿快速带髋向前提拉和两臂前后有力的摆动，因此，第一步步长是栏间跑三步步长中最短的一步，并因为缩短了支撑时间，增大了第一步的速度，为加大第二步步长提供了条件，为高速栏间跑奠定了基础。

初级运动员栏间跑第一步，从着地缓冲到蹬伸，身体重心垂直方向呈现出“降--升”的趋势，这是因为屈膝参与缓冲、伸膝参与蹬伸之缘故。正是因为第一步着地后膝关节参与缓冲，并因此形成了膝关节参与蹬伸，虽然加大了第一步步长，但却延缓了支撑时间，降低了第一步的步频，致使第二步的步长和步频受到了影响，从而缩小了第二步本应具有的长度比例。最为“致命”的最终结果是降低了栏间跑的水平速度。

下栏动作体现出“跨--跑”动作的“连续性”，水平速度下降率可以作为评定“连续性”的主要参数。欧某水平速度下降率与初级运动员技术实际水平吻合，“连续性”较差的主要原因正是下栏支撑阶段技术动作所致。

3.4 步长和步频结构影响着栏间跑的速度

有研究认为，栏间跑步长和步频结构具有很强的个人特点。但是，从一定技术的特点来说，在动作的基本环节和结构上存在着一般规律，在一定范围内，个人的特点体现在动作细节方面。初级运动员与高级运动员三步步长结构宏观上均为“第一步短、第二步最长、第三步中等”，但是微观上初级运动员表现出第一步较长，第二步较短，第三步较长。

栏间跑的三步结构特点是客观上形成：由于向前动力源仅仅靠踝关节跖屈、起跨腿提拉和两臂的摆动，下栏时缓冲的幅度小、蹬伸的力量有限，加之从几乎垂直姿势开始支撑，紧接着腾空，导致步频最快，因此第一步步长较短；
在第一步的水平速度的惯性的基础上，配合以适宜的缓冲和较充分蹬伸、适宜的步频向前跑进，因此第二步步长最大；
为了获得适合项目要求的腾起初速度和腾起角向前上方腾起，运动员第三步必须加快步频、加快起跨脚着地，准备起跨，因此第三步相对缩短。

步频是指一定时间内所跑的步数，或跑一步所用的时间，是动作的时间方面的特征。从栏间跑三步步频的形式来看，三步步频从最快到最慢依次是：欧某第一步最快、第二步最慢、第三步次快；
杰克逊第一步最快、第三步最慢、第二步次快；
刘翔第二步最快、第一步最慢、第三步次快。那么到底哪一种形式的步频更为合理？步长和步频是矛盾的统一体，它们之间存在着相互影响、相互制约、相互促进的关系。步长长、步频慢，反之亦然。如果我们认为步长最佳模式是“第一步最小、第二步最大、第三步次大”，并仅从步长方面来衡量步频，那么正是由于客观上的限制，因此第一步步长最短，所以第一步步频就应该是最快；
因为第二步步长最大、速度最快，其前提条件必须是步频最为适宜，因此第二步步频是比较快的；
第三步要在保持第二步速度的基础上缩短步长准备起跨，因此可以以第二步或比第二步稍慢的步频即可达到目的，但由于运动员此时的注意力集中在“攻栏”上，因此第三步的步频应该是相对较慢的。

运动员的跑速等于步长和步频乘积，因此，应该以栏间跑的水平速度为标准来综合考虑栏间跑的步长和步频及其它们的配合。杰克逊栏间三步水平速度特征模式---第一步次快、第二步最快、第三步最慢。考虑到杰克逊是公认的技术动作成熟的世界级优秀运动员，其栏间跑的步长、步频和速度的模式应该就是栏间跑的标准模式。此外，田学易在1980年代就提出了优秀运动员“小、大、次大”的三步步长模式、“第二步--第一步--第三步”（最快到最慢）的栏间步速度特点。

初级运动员出现的不同于优秀运动员的步长和步频形式，主要是由于教练员对专项特点的认识、在训练过程中所采用的训练手段、在短时期内还处于较低的竞技能力等原因造成的。

3.5 跨栏周期中四步支撑与腾空时间比例影响速度变化

在一定的栏间距离内（9.14m）完成四步跑，平均步幅2.29m，考虑到跨栏步距离较大（3.77、3.67m），栏间三步的距离相对较小（5.33、5.50m），平均步长较短（1.77、1.83m），与短跑比较相对较小，因此，客观上要求运动员步频较快，才能缩短栏间跑的时间，加快栏间跑的速度。因为，“跑一步所用的时间，可以视为与地面保持接触的时间和腾空时间的总和”。为此，缩短支撑和腾空时间是加快栏间跑速度的前提条件。

在跨栏周期中，欧某总的支撑时间较大（0.56s），总的腾空时间较长（0.65s），腾空/支撑比值小（1.16），跨栏时间长（1.21s）平均速度低（7.55m/s）；
蒙克尔特上述数据分别为：0.41s、0.62s、1.51、1.03s和8.58m/s。高级运动员与初级运动员之间差别是支撑时间。

有研究认为，跨栏周期中步速变化，同支撑与腾空时间比例有密切关系。世界优秀运动员三步腾空/支撑比值加大，说明支撑时间缩短，为加快步频创造了条件。初级运动员支撑时间长，导致其步频降低，从而影响了栏间跑水平速度。世界优秀运动员，是通过缩短每次单步的支撑时间来提高步频的，从而达到提高栏间跑水平速度的目的。因此，影响初级运动员跨栏周期步速的变化的关键因素是跨栏周期的支撑时间。

支撑时间长，而腾空时间短，说明运动员支撑阶段退让性收缩能力较差，这是导致初级运动员栏间跑“腾空/支撑”特征的主要原因。腾空时间长，支撑时间短，说明运动员重心起伏大，实际运动路线长。从栏间跑的情况来看，要求是在限定的栏间跑距离内，加快步频提高速度，因此，总体要求是支撑和腾空时间均应短，唯有如此，方能提高栏间跑的速度。

研究表明，在初级运动员专项动作技术中，最为迫切需要解决的关键技术环节是跨栏步技术。在初步掌握跨栏步动作的过程中，要重视学习、改进和提高栏间跑技术。唯有如此，才能抓住主要矛盾逐个解决问题，推进跨栏专项技术训练的进程，最终按预设的目标提高运动员竞技能力。在初级跨栏运动员技术教学训练中，要使运动员动作形成正确的动力定型，一方面需要对优秀运动员的规范技术和技术模式的概念有深入的理解和认识，另一方面要清楚初级运动员专项动作的特征，方能在教学训练中采用有针对性的手段，科学地安排负荷，有效地组织训练。运动员运动技术水平取决于竞技能力的综合发展水平。初级运动员专项技术的特征，还象征着长期训练过程中需要不断地加强身体素质和专项基本技术的、有目的、有计划的系统训练，才能切实提高初级运动员的运动技术水平。

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Research on the Kinematic Characteristics of the 4th～5th Hurdle of the Junior 110m Hurdle Athletes--Take Colin Jackson as an Example

LIANG Tiehuai, etal.

(Guangxi Normal University, Guilin 541004, Guangxi, China)

梁铁怀（1975—），硕士，副教授，研究方向：体育教育训练学。

姚辉洲（1959—），博士，教授，研究方向：运动训练理论与方法。

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