冰質條件與短道速滑運動成績相關性

穆亮 李海霞 柯雁容 吳迪 賀鶴 趙明元

摘 ? 要｜北京冬奧會冰上項目場館采用CO2跨臨界直冷循環技術，不僅可以為減少炭排放，而且也可以有效保證冰道表面的平整度和穩定性。一般認為，冰質條件與短道速滑運動成績之間存在明顯的相關性。但是這一點只能通過運動員口述得以體現，缺少量化這種關系。為了通過數據證明短道速滑比賽場館冰面質量因素對提高競技成績的影響，本研究選取2022年第24屆北京冬季奧林匹克運動 會以及相臨近世界錦標賽短道速滑比賽場館冰面質量指標數據與短道速滑官方成績進行相關性分析。通過此項研究結論可以為提高冰上項目運動員運動表現以及運動成績提供技術基礎。研究結果表明，男子500米、女子500米以及女 子1000米三個項目與場館冰道質量呈現顯著正相關性，皮爾遜相關系數為分別0.982、0.562以及0.588。另外，男子1000米成績與場館冰道質量呈現正相關， 皮爾遜相關系數為0.266。數據證明，北京冬奧會冰上項目場館采用CO2跨臨界 直冷循環技術為短道速滑運動員提高成績提供了重要的科技保障。

關鍵詞｜短道速滑；冰質條件；運動成績；北京冬季奧運會

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制冰機是人工冰場建設的關鍵核心，從歷屆冬奧會冰場來看，主要采用氟利昂等人工合成制冷劑技術或者氨制冷技術，前者具有嚴重的溫室效應問題、后者具有安全隱患。以二氧化碳（CO2）為制冷劑、冰面下直接蒸發的制冰機技術被認為是一種綠色低碳、高效節能的方案。此次北京冬季奧林匹克運動會以綠色、科技冬奧為契機研發、設計和建造了具有自主知識產權的CO2 跨臨界直冷制冰機組，在首都體育館冰場進行示范應用，服務冬奧會和國家冰雪戰略，這是自 1924 年法國夏蒙尼第一屆冬季奧運會迄今為止首次采用的制冰技術，碳排放量接近于零。突出了北京冬奧會“科技、智慧、綠色、節儉”的特色。

這項技術的應用回應了《蒙特利爾議定書基加利修正案》《奧林匹克2020 議程》等環保共識（M Schnitzer，et al.，2019）、“ 十四五” 能耗“ 雙控”和 2030 年前碳達峰（Di Wang，et al.，2019），以及全民健身冰雪運動的可持續開展（Jiaming Zhang，2020）等三個方面的要求。CO2 跨臨界直冷制冰技術主要體現為以下兩個方面。第一，工質變化。常用制冰工質的全球變暖潛 能值（GWP）差異較大（McLinden MO，et al.，2019），因而選用高效并且低GWP 制冷工質是踐行北京冬季奧林匹克運動會綠色環保理念。第二，工藝變化。以直冷制冰技術代替間冷制冰技術。直冷制冰技術是直接（膨脹）供冷將冰場 的冷卻排管作為制冷循環中的蒸發器，制冷劑通過輸送泵循環機械設備直接膨 脹制冷。

相對間冷系統而言，直冷制冰技術可以保證冰上運動項目場地冰面溫度均勻（W Lin，et al.，2019），并且冰面溫差不超過正負 0.5℃。冰面溫差越小，冰面的平整度和穩定性就越好，也就越可以保短道速滑賽事冰面的質量優質率。

那么，CO2 跨臨界制冷循環技術提高了冰面質量優質率是否有利于運動員的穩定發揮。對此問題，本研究 2022 年第 24 屆北京冬季奧林匹克運動會短道速滑官方成績和時間相近的三次國際賽事成績進行比較，采用冰場賽道冰質與運動員成績相關性分析的方法加以檢驗。通過此項研究結論可以為提高冰上項目運動員運動表現以及運動成績提供技術基礎。

2 研究對象與研究方法

研究對象

本文以 2022 年北京冬季奧林匹克運動會首都體育館冰質條件下短道速滑成績為研究對象（表 1），主要基于以下三點考量。

第一，在體育比賽中，頂尖選手之間的差距往往很小。運動員的裝備和服裝為提高運動員的運動表現和競技成績提供了輔助作用，（Brownlie，et al.， 2004）。除此以外，需要考慮環境和場地相關因素對提高競技成績的影響（Jill Borresen，2008；Stephen C. Hollings，et al.，2012）。

第二，場館采用新的制冰技術。由于場館采用 CO2 跨臨界直冷制冰技術， 可以為冰上競賽項目提供相對穩定的冰道質量，冰場硬度均勻，更有利于運動員出成績。

第三，較為理想的運動空間。研究表明，比賽中存在著一些諸如場地高度、天氣條件、人群噪音和運動員的身心健康不能控制潛在的混雜變量（Kuper and Sterken，2008）。因受疫情防控需要，本屆冬奧會滑冰賽事場館內觀眾較人數少， 極大地減少了人為因素介入對運動員成績的影響。

研究方法

數據的來源與收集

本項研究目的是通過收集記錄與整理賽事運動員成績，總結冰場賽道冰質 對運動員成績的影響規律，分析二氧化碳跨臨界直冷冰場對冰上運動項目運動 員成績影響規律。對此，本項研究以短道速滑為例，使用的數據是主要來自三 個方面。第一，場地參數來自短道速滑比賽場地首都體育館，主要指標包括時間、室內溫度、室內濕度、冰道厚度、冰道硬度、冰道表面溫度以及冰面質量優質率等； 第二，2022 年第 24 屆北京冬季奧林匹克運動會短道速滑官方成績。第三，從國際滑冰聯合會（ISU）網站獲取與北京冬奧會奧運最近兩次世界單程錦標賽或世界杯短道速滑成績。

數據整理與分析

由于短道速滑比賽，運動員在轉彎的過程中，身體要盡量靠近圓弧的切線， 因為這樣才是最短路徑；同時左肩要明顯低于右肩，完成蹬冰動作。重心的變化，在短道滑的時候，人的兩個腳的冰刀，基本上是接觸于冰面的，所以冰面也會給這個人一個斜著的作用力，這個作用力可以提供人的向心力，冰質的好壞和均勻程度是保障彎道高速滑行的重要因素，與獲得優異成績有重要關系。

為了驗證這種關系，分別對短道速滑男子 500 m、女子 500 m、男子 1000 m和女子 1000 m 等 4 個單項的比賽結果進行了分析，未列入男子 1500 m、女子1500 m 和接力比賽。并且，因受傷、疾病或跌倒導致的比賽結果差異被排除在比較之外。比較每組滑冰運動員的比賽結果，并記錄成績之間的差異，用來探 究CO2 跨臨界直冷制冰技術冰質條件與高水平運動員速度滑冰成績之間的關系。所有的分析采用 SPSS 26.0。首先，對場館基礎條件以及短道速滑項目比賽成績進行描述統計；其次，將 CO2 跨臨界直冷冰場賦值為 1，其他場館賦值為 2，最后， 采用 Person 系數進行描述與分析 CO2 跨臨界直冷制冰技術冰質條件與高水平運 動員速度滑冰成績之間的相關性。其中，為 r>0 為正相關，顯著性水平通過“*” 的數量表示。

3 結果與發現

短道速滑成績數據特征

數據顯示（表 2），北京冬奧會（CHN）短道速滑男子 500 米決賽 8 人，比賽成績平均值（M）為 40.934 秒，標準差為（SD）為 0.423。女子 500 米決賽運動員比賽成績平均值（M）為 43.6621 秒，標準差（SD）為 0.20721。男子 1000 米比賽成績平均值（M）為 94.776 秒，標準差（SD）為 5.164。女子 500 米比賽成績平均值（M）為 42.846 秒，標準差（SD）為 0.256。女子 1000 米比賽成績平均值（M）為 90.972 秒，標準差（SD）為 4.485。

2021/22 國際滑聯世界杯賽名古屋（日本 JPN）男子 500 米決賽運動員比賽成績平均（M）為 44.011 秒，標準差為（SD）為 6.31。女子 500 米決賽運動員比賽成績平均值（M）為 43.662 秒，標準差（SD）為 0.207。男子 1000 m 決賽運動員 8 人比賽成績平均值（M）為 92.324 秒，標準差為（SD）為 9.131。女子1000 m 決賽運動員 8 人，比賽成績平均值（M）為 99.5050，標準差（SD）為12.801。

2021/22 國際滑聯世界杯賽多德雷赫特（荷蘭NED）男子 500 米決賽運動員比賽成績平均值（M）為 45.247 秒，標準差（SD）為 8.426。女子 500 米決賽運動員比賽成績平均值（M）為 45.247 秒，標準差（SD）為 6.965。男子 1000 m 決賽運動員 9 人比賽成績平均值（M）為 85.401 秒，標準差為（SD）為 1.739。女子1000 m 決賽運動員9 人，比賽成績平均值（M）為91.189 秒，標準差（SD）為2.367。

2021/22 國際滑聯世界杯賽德布勒森（匈牙利HUN）男子 500 米決賽運動員比賽成績平均值（M）為 44.421 秒，標準差（SD）為 6.533。女子 500 米決賽運動員比賽成績平均值（M）為 43.203 秒，標準差（SD）為 0.589。男子 1000 m 決賽運動員 6 人比賽成績平均值（M）為 85.275 秒，標準差為（SD）為 1.069。女子1000 m 決賽運動員6 人，比賽成績平均值（M）為98.019 秒，標準差（SD）為9.645。

冰質情況與短道速滑成績的相關性

進一步統計采用 CO2 跨臨界直冷循環技術北京冬奧會短道速滑男子 500 米、女子 500 米、男子 1000 米和女子 1000 米決賽成績之間的數據間距。通過數據間距反映與北京冬奧會短道速滑成績之間的差距，主要考察各組成績之間是否具有統計學意義上的顯著差異，依次來說明采用 CO2 跨臨界直冷循環技術以后場館冰質與運動員成績之間的相關性。

數據顯示（表 3），北京冬奧會短道速滑各項目與平均值間距分別為 2.329、0.8935、-5.332 和 3.949。2021/22 國際滑聯世界杯賽名古屋（日本 JPN）短道速滑各項目與平均值間距分別為 -0.748、0.078、-2.880 和 -4.584。2021/22 國際滑聯世界杯賽多德雷赫特（荷蘭 NED）短道速滑各項目與平均值間距分別為 -0.425、-1.508、4.043 和 3.732。2021/22 國際滑聯世界杯賽德布勒森（匈牙利HUN）短道速滑各項目與平均值間距分別為-1.158、0.537、4.169 和-3.098。

通過相關分析顯示，男子 50 米、女子 500 米以及女子 1000 米三個項目與場館冰質呈現顯著正相關性，皮爾遜相關系數為分別 0.982、0.562 以及 0.588。另外，男子 1000 米成績與場地冰質呈現正相關，皮爾遜相關系數為 0.266。

4 結論

對 CO2 跨臨界直冷循環技術以后場館冰質條件下運動員在北京冬奧會以及相近時期國際大賽中的成績統計、描述與分析，主要目的是考察冰道冰質情況與成績之間的相關性。數據顯示，北京冬奧會冰上項目場館采用 CO2 跨臨界直冷循環技術為短道速滑運動員提高成績提供了重要的科技保障。

參考文獻

［1］Schnitzer M，Haizinger L．Does the Olympic Agenda 2020 Have the Power to Create a New Olympic Heritage？ An Analysis for the 2026 Winter Olympic Games Bid［J］．Sustainability，2019，11（2）：442．

［2］Di Wang，Wei He，Ruyi Shi．How to achieve the dual-control targets of Chinas CO2 emission reduction in 2030？ Future trends and prospective decomposition［J］．Journal of Cleaner Production，2019（213）：1251-1263．

［3］Jiaming Zhang．Research on the Integrated Development of Ice and Snow Sports and National Fitnes［J］．International Journal of Social Science and Education Research，2020，3（8）：330-335．［4］McLinden MO，Huber ML． Evolution of Refrigerants［J］．Journal of Chemical and Engineering Data， 2020，65（9）：4176-4193．

［5］Lin W，Liu X，Zhang T．Investigation of displacement and jet ventilation systems applied in an ice rink［J］．Journal of Building Engineering．

［6］Kuper G，Sterken E．Do skin suits affect the average skating speed［J］． Sports Tech，2008（4）：89-95．

［7］Brownlie L，Kyle C，Harber E，et al．Reducing the aerodynamic drag of sports apparel：development of the NIKE Swift sprint running and SwiftSkin speed skating suits［M］．The Engineering of Sports，2004．

［8］Jill Borresen．Environmental considerations for athletic performance at the 2008 Beijing Olympic Games：review article［J］．International Sport Med Journal， 2008，9（2）：44-55．

［9］Stephen C Hollings，Will G，Hopkins，et al．Hume Environmental and venue- related factors affecting the performance of elite male track athletes［J］． European Journal of Sport Science，12（3）：201-206．

Correlation between Ice Conditions and Short Track Speed Skating Performance

—Technical Data of Steep Direct Cooling Ice Making Based on CO2

Mu Liang Li Haixia Ke Yanrong Wu Di He He Zhao Mingyuan

Winter Olympicschool of Harbin Sport University， Harbin

Abstract： The Beijing Winter Olympics ice venues adopt CO2 transcritical direct cooling cycle technology， which can not only reduce carbon emissions， but also effectively ensure the flatness and stability of the ice track surface. It is generally believed that there is a clear correlation between ice conditions and short track speed skating performance. But this can only be demonstrated through the athletes dictation， and there is a lack of quantification of this relationship. In order to prove the influence of the ice surface quality factor of short track speed skating competition venues on improving competitive performance through data， this study selected the ice surface quality index data of the 24th Beijing Winter Olympic Games in 2022 and the adjacent world championship short track speed skating competition venues and Correlation analysis was carried out on the official results of short track speed skating. The conclusions of this study can provide a technical basis for improving the sports performance and sports performance of athletes in ice sports. The results show that the mens 500 meters， womens 500 meters and womens 1000 meters have a significant positive correlation with the ice track quality， and the Pearson correlation coefficients are 0.982， 0.562 and 0.588， respectively. In addition， the mens 1000m performance was positively correlated with the ice track quality in the stadium， and the Pearson correlation coefficient was 0.266. The data proves that the use of CO2 transcritical direct cooling cycle technology in the ice sports venues of the Beijing Winter Olympics provides an important scientific and technological guarantee for short track speed skaters to improve their performance.

Key words： Short track speed skating; Ice conditions; Sports performance; Beijing winter olympics