短距離速度滑冰運動員起跑關鍵身體姿態特征研究

中圖分類號：G862.1/G804.62 文獻標識碼：A 文章編號：1002-3488（2025）03-0001-06

Study onKey Body Posture Characteristics of Start in Short Distance Speed Skaters FANG Yingjie1，YANLi2，ZHANGXuelian3，WANGJinguo4，HUANG Yu⁴

（1.SchoolofPhysicalEducation，HarbinSport UniversityHarbin50oo8，China;2.InstituteofSportsScience， HarbinSportUniversityHarbin15oo08，China;3.SchoolofSportsHumanitiesandSociology，Harbinport University，Harbin5oo08，China;4.SchoolofWinterOlympics，HarbinSportUniversityHarbin5oo08，China） Abstract：With thecontinuous improvement of theoverallcompetitive level of speed skating in the world，the startingabilityof skaters atthebeginningofacompetition often becomes the keyto victory.This study uses experimental testing anddataanalysis methods to investigatethekeybodyposturecharacteristicsofthe startof13 shortdistance speed skaters，aiming toidentifythekey factorsofbodyposturethataffecttheeffectiveness of the start.Theresultsshow that thestride length in thereadyposture，the kneeangleofthe leftleg，andtheposterior stabilityanglearekey factorsaffctingtheskaters’starting speed;appropriatelyincreasing theposteriorstability angle，kneeanglesofbothlegs，andstride length helpsimprove thestarting speed.Inthestartingandsprnting stages，appropriatelyreducing theicecontactangleand pushingangleofeachstep，and increasing the trunk angle andtherangeofchange inthehipangleatthemomentoficeoff，helps improvetheeffectivenessofthestart.Itis recommendedtoappropriatelyreducethe trunk angle，increasethestridelength，therangeofforwardbodycenter

ofgravity shift，and kneeanglein trainingto better control starting stability;strengthen the control of lowerlimb jointangles，minimize the icecontactangle to avoid the buffering effect，and minimize the pushing angle to enhance the effective pushing force;and strengthen the“rigid support”role of theankles and explosive force training for the left legof speed skaters.

Keywords：speed skating;short distance; start;body posture;athletic performance

1研究背景與目的

速度滑冰是冰雪運動中最具代表性且歷史悠久的項目，在冬奧會歷史發展進程中一直占據極為重要的地位，可與夏奧會的大項田徑、游泳等相提并論。近年來，我國在短距離速度滑冰項目上取得較大進步，但隨著世界速度滑冰整體競技水平的不斷提升，高水平運動員之間的比拼日趨激烈，前三名的成績差異微乎其微[1-2]。系統梳理速度滑冰相關研究成果發現，運動員在比賽開始階段的快速起動和疾跑加速能力非常重要[3-4]。起跑是短距離速度滑冰項目比賽制勝的關鍵[5]，起跑過程中任何一個微小的失誤都可能導致比賽失利，因此加強對短距離速度滑冰起跑技術的研究至關重要。

速度滑冰起跑是運動員從聽到發令員“Set”口令后作出預備姿勢并保持靜止狀態，待到聽到發令槍響后迅速起動并快速過渡到滑行的過程。整個技術環節包括預備姿勢、起動和疾跑三個部分，其目的是快速擺脫靜止狀態并在最短的時間、最短的距離內達到個人的最快滑跑速度[5]。起跑速度的提升主要依靠起動前的穩定支撐以及起動后肢體各環節強有力的快速伸展，其中，穩定角可反映運動員起跑姿勢的穩定性，軀干角和著冰角可反映運動員上肢伸展能力與肢體前沖效果，髖、膝、踝關節角度可反映運動員下肢的蹬伸能力，蹬冰角可反映運動員著冰支撐與蹬冰動作質量[6]。起跑的科學化訓練與競賽需要“精細”到每個準備動作、每次預備姿勢、每次起動、每一步的蹬冰與擺動[7]，由此，本研究將在利用人工智能三維動作捕捉系統測試的基礎上，通過分析影響短距離速度滑冰運動員起跑的關鍵身體姿態特征，確定影響起跑運動表現的關鍵因素，以期為優化速度滑冰起跑技術動作提供理論支持。

2研究對象與方法

2.1 研究對象

本文研究對象為13名短距離速度滑冰運動員起跑的關鍵身體姿態特征，受試運動員基本信息統計，見表1。受試運動員的招募標準為：1.需為國家運動健將及以上等級運動員；2.受試者近一個月內無上下肢及腰部損傷，身體機能正常；3.受試者均采用左腳在前、右腳在后的站立式起跑姿勢。

2.2 研究方法

2.2.1 實驗測試法

首先，研究團隊讓運動員了解測試目的及流程，并自愿簽署知情同意書。之后，運動員進行標準化熱身，時長約 25min ，內容由慢跑、拉伸、冰上滑行練習等組成，使身體微微出汗。正式測試時按照比賽發令流程進行，采集起跑過程的視頻參數，記錄并保存實驗數據。

為探究短距離速度滑冰運動員起跑身體姿態特征及其對起跑技術動作表現的影響，研究采用無標記點人工智能錄像采集與分析系統（FastmoveRealtimeV1.0）對運動員起跑過程進行觀測。2臺高清攝像機之間使用Vention光纖電纜線連接，相距 7.25m ，離地高度 1.2m ，距離拍攝標定點 6.5m 主光軸之間夾角約 90^° ，設置 1/500s 的快門速度和 60Hz 的采樣頻率，分辨率為 1920×1080 像素。確定X軸為運動方向、Y軸為左右方向、Z軸為上下方向。測試現場環境，見圖1。

2.2.2 數據分析法

利用人工智能三維運動學分析系統（Fastmove

Motion-3D，V1.2.11）進行數據處理。首先，智能識別人體21個關節點；其次，對“異常點”進行人工修正；再次，使用ButterWorth四級低通數字濾波器進行平滑濾波，截斷頻率為 10Hz^[8] ，利用AI技術進行三維空間標定及地面坐標轉化，重建三維數據模型；最后，將原始數據保存到存儲盤中。其中，穩定角指重心垂直投影線和重心至支撐腳踝關節連線間的夾角，包括前穩定角和后穩定角；軀干角為左右肩關節連線中點與左右髖關節連線中點的連線與矢狀軸之間的夾角；髖角指軀干與大腿之間的夾角；膝角指大腿與小腿之間的夾角；踝角指小腿與腳掌之間的夾角；蹬冰角指身體重心的矢量方向至蹬冰腿踝關節轉動中心點連線與矢狀軸之間的夾角；著冰角指身體重心至浮腿踝關節轉動中心點連線與矢狀軸之間的夾角。

為更好地闡釋速滑運動員起跑過程中的身體姿態變化，將起跑過程分為預備姿勢（Ready，RD）、起動（Start，ST）和疾跑（Sprinting，SP）三個階段，并將起動開始后的時相劃分為著冰時刻（TouchDown，TD）和離冰時刻（TakeOff，TO）[5.8-9]，見圖2。從起點至 15m 處的滑行時間是衡量起跑實效性的關鍵指標，用時越短說明實效性越好[4，10-12]。數據統計采用 SPSS 26.0軟件進行描述性統計（s）和Perasons相關性分析。其中，Perasons相關性用于確定變量之間的關系（設定 P?0.05 ），相關度 r 的界定標準為：低相關（ .0.1～0.3） 、中相關（ （0.3～0.5） 、高相關（ （0.5～0.7） 1極高相關（ （0.7～0.9 ）、接近完美（ 0.9～1.0 ）。

3結果分析與討論

3.1研究結果分析

3.1.1 預備姿勢

預備姿勢技術特征指標及其與起動速度的相關性統計，見表2。整體來看，速度滑冰運動員起跑預備姿勢表現出后穩定角遠大于前穩定角，后腿的髖角、膝角和踝角均大于前腿同角度，軀干角和蹬冰角較小，步長大于步寬，重心高度較低的技術特征。后穩定角（ r=0.355 ）、左腿膝角（ ∣r =0.618? 、右腿膝角（ _r=0.459 ）、步長（ _r=0.515 ）與起動速度表現出中度或高度的正相關，軀干角（ ∣r∣ =-0.585 ）與起動速度表現出高度的負相關，其他指標與起動速度不相關。因此，得出以起動速度（y）為因變量，后穩定角（a）、軀干角（b）、左腿膝角（c）、右腿膝角（d）、預備姿勢步長

（e）為自變量的逐步回歸方程： y=-1.58+0.026z 1 δ0.011b+0.034c-0.006d+1.072e （線性回歸 R²= 0.677， Plt;0.001 ）。

3.1.2 起動與疾跑

起動與疾跑技術特征指標及其與起動速度的相關性統計，見表3。在起動階段，軀干角表現出前 2～3 步逐漸增加而后逐漸下降的趨勢；髖角在 TD1～TD7 階段均表現出右腿遠大于左腿的技術特點，在 TO1～TO7 時表現出同側逐漸變小的趨勢，且右側髖角大于左側。在疾跑階段，浮腿膝角在疾跑前6步表現出同側逐漸增大的趨勢，且右腿膝角顯著大于左腿；右腿膝角在TO1時刻未達到完全蹬直程度，蹬冰腿膝角在隨后的幾次TO時刻呈現出同側增大的趨勢，且表現出右腿略高于左腿的現象；浮腿冰刀在TD2時刻表現出右腿踝角明顯增大的動作特點，隨后的幾次TD或

TO時刻踝角呈現較為平穩的變化趨勢，且表現出右腳踝角高于左腳的技術特點；運動員起動后，浮腿著冰角的變化幅度基本維持在 77^°～80^° ，變化幅度較小，且左腿著冰角略高于右腿；蹬冰角的變化幅度基本維持在 40^°～45^° ，從TO7時刻開始出現明顯減小的變化趨勢。

軀干角在TO4（ r=-0.418） 、TD4 ζ_r=-0.390） 、TO6 _r=-0.428） ）、TD6 _，r=-0.478 ）時刻與起跑實效性表現出中度負相關，角在TO1（ r =-0.352? ）、TO4（ _，r=-0.447） 、TO6 ζ_r=-0.531 ）時刻與起跑實效性表現出中度或高度負相關，膝角在TD1（ r=0.488 ）時刻與起跑實效性表現出中度正相關，著冰角在TD2（ r=0.400AA ）、TD4（ ∣r =0.329 ）、TD6（ ）時刻與起跑實效性表現出中度正相關，蹬冰角在TO1（ _r=0.419） ）、TO4（ Φ_r=0.421? ）、TO7（ r=0.497 ）時刻與起跑實效性表現出中度或高度正相關，其他指標與起跑實效性不相關。

3.2 討論

3.2.1身體姿態的穩定性對起跑運動表現的影響起跑姿勢的穩定性是保證有效起動的先決條件，是決定起動效果和疾跑加速的關鍵因素[13]本研究結果表明，在一定范圍內適當延長步長，適度增大左腿膝角和后穩定角，有利于提升短距離速度滑冰運動員的起動速度。數據統計得知，運動員的前穩定角（ 6.98^°±3.56^° ）遠小于后穩定角0 29.50^°±3.66^° ），說明起跑姿勢對運動員后穩定能力的要求較高，而適當延長步長、增大左腿膝角能夠有效增大后穩定角，可為充分發揮后蹬冰腿的蹬伸效果提供條件。

滑跑加速階段的單腳支撐穩定性控制能力是決定起跑運動表現的一個重要因素。運動員在疾跑過程中，身體重心前移與單腿滑動支撐的穩定性是一對矛盾點，對于從滑跑過渡到滑行前的技術動作來說，疾跑加速需要運動員克服自身重力并且施力于一條腿的冰刀上，也就是單腿著冰姿勢。因此，提升運動員單腿支撐狀態下的穩定性控制至關重要。

3.2.2身體前傾效果對起跑運動表現的影響

身體前傾姿勢是保持動態支撐滑行平衡的基礎，可以防止運動員因向前分力產生扭矩而向后摔倒。從空氣動力學角度看，較小的軀干角能夠減小迎風面積以降低空氣阻力。在起跑加速階段，合理的軀干角度更有利于能量輸出，這將遠遠大于空氣阻力所帶來的能量損失。此外，滑行時身體重心的反力矩使運動員能夠保持身體平衡，這種特殊的蹬冰滑行模式使得運動員身體在冰上進行著連續性的正弦運動。在疾跑加速過程中，運動員需要通過反復減小著冰角的方式將身體重心前移，進而增加在滑行方向上的力矩。身體前傾的幅度越大，則向后傳導的分力越多，這與用錘子擊打物體，從高處落下發力的原理類似。而其對于陸地專項訓練的啟示，是增強身體前傾狀態的下肢肌肉蹬伸力量訓練。

速度滑冰運動員在疾跑過程中，冰刀對冰面作用力的大小和方向將隨著軀干角度、身體重心移動軌跡、滑跑方向、滑跑速度等參數的變化而改變。與短跑運動員固定支撐特點不同的是，速度滑冰起跑技術具有“動態支撐”或“滑動支撐”的技術特點。疾跑初期，運動員浮腿冰刀著冰時的身體重心位于著冰腳前面，能夠流暢地將作用力施加于冰面上，以最大限度地減少冰面制動力，但如果身體重心未能在著冰時移過冰刀作用點前方，則將產生“制動”效應。因此，在起跑前幾步冰刀著冰時，建立起使身體重心在冰面的投影點位于著冰腳前方的技術特點十分必要。

3.2.3下肢關節蹬伸能力對起跑運動表現的影響下肢關節角度的變化在很大程度上能夠反映

蹬冰腿的用力特征和關節剛度[1415]，運動員為了能夠更有效地用力，使蹬冰腿盡可能地充分伸展是必要條件。速度滑冰短距離項目中，運動員髖關節屈伸動作模式在起動階段的動力鏈傳遞中占據著核心位置，蹬伸幅度大且用時短對于提升加速度十分有利，是最佳起動效果的外在表現。在起動后的滑跑加速過程中，離冰時刻較大的髖角是技術表現好的跡象。起動時，后支撐腿蹬伸階段的下肢關節動作模式主要與伸展運動相關，下肢蹬伸是一條動力鏈傳遞過程，通過后支撐腿各關節的伸展將身體重心快速地從近端向遠端推出，在蹬離冰面時刻達到速度最大值。后支撐腿通過快速伸展獲得向前的加速度，下肢關節角度的變化則是伸展效果的直接體現。

測試結果表明，在起動離冰時刻，運動員后支撐腿膝角為 150.35^°±6.54^° ，未能充分蹬伸與其急于加快動作頻率可能存在一定關系。雖然膝關節快速伸展在支撐階段可以產生更大的功率[16-17]，但在起動開始階段，后支撐腿的蹬伸有效性比高功率輸出更為重要[5]。此外，運動員穿著的 Clap冰刀的獨特鉸鏈結構使得他們在做起動動作時后支撐腿難以實現充分蹬伸用力，只能依靠冰刀內刃嵌入冰面抵制身體重量進行發力，其支撐面積小、支撐穩定性差，爆發式用力極有可能產生側滑或“蹬禿嚕”的現象。因此，蹬冰腿的蹬伸有效性對于提升起動效率來說更為重要，在力量訓練中需要加強足外翻控制能力訓練以及以踝關節為支撐的快速蹬伸訓練，同時要注意與肌群的收縮速度、運動環節的動作幅度結合起來。只有符合專項快速收縮所需要的力量、發力順序以及運動幅度，避免功能性力量失衡，才能達到預期的訓練效果。

3.2.4著冰支撐能力與蹬冰質量對起跑運動表現的影響

著冰角的合理與否直接影響運動員的重心轉移、蹬冰方向和身體穩定性，進而會影響疾跑速度的增加率，是反映著冰動作質量的重要指標[18]。隨著滑跑進程和速度的提升，運動員身體偏移軸心的位移越來越大，浮腿著冰后的滑動距離也會逐漸延長，這對冰刀著冰支撐的穩定控制能力要求漸高。為了保持原滑行方向，使身體在處于較大前傾姿勢時仍可維持動態穩定性，這就要求踝關節跖屈肌及其附屬肌群具備強有力的蹬伸控制力，可以牢固地施力于冰刀內刃上。當蹬冰腿即將離開冰面時，Clap冰刀后跟與冰鞋可自動脫離，使踝關節充分跖屈并結束蹬冰動作，這對踝關節的控制冰刀能力提出了極高要求。因此，運動員在進行陸地訓練時，可以穿著運動鞋或冰刀鞋在非穩定的條件下進行練習，以此提升“冰感”。同時，在進行起跑專項力量訓練時，可以強化單側腳支撐的末端釋放訓練以及身體重心動態轉移訓練，來改善起跑各環節的有效銜接和肢體間的力量傳遞效率。

蹬冰角大小對運動員身體重心的運行軌跡以及有效蹬冰力量的發揮有較大影響。從解剖學視角來看，蹬冰角過大將使垂直方向分力增多，身體重心在離冰時刻距離冰面的高度提升，從而影響前向的動力，不利于加速；蹬冰角過小會使踝關節跖屈，不利于蹬冰力量的發揮[19]，雖然向前的分力增多，但向上的分力相應減少，導致浮腿過早著冰，同樣會影響速度。然而，更小的蹬冰角可以提升滑冰效率，有多項研究提出，蹬冰角是決定蹬冰效果的關鍵指標[5，14，20]。因此，盡量在支撐腿蹬冰早期減小蹬冰角更有利于水平方向力的矢量發揮[21]，而在有效的蹬冰角度范圍內施以“有效”的力量是提升起跑速度的關鍵。由于運動員在疾跑加速過程中，浮腿冰刀著冰支撐的蹬冰力具有瞬間加速和爆發性展膝的特點，因此需要加強下肢蹬伸爆發力訓練，特別是單腿爆發力訓練。

4結論與建議

4.1結論

1.預備姿勢步長、左腿膝角和后穩定角是影響短距離速度滑冰運動員起動速度的關鍵因素。2.起跑預備姿勢對運動員后穩定能力要求較高，適當增加后穩定角、雙腿膝角和步長有助于提升起動速度。3.在起動和疾跑階段，適當減小每一步的著冰角和蹬冰角，增大軀干角和離冰時刻髖角的變化幅度，有助于提升起跑實效性。

4.2建議

1.在進行起跑姿勢的優化訓練時，需要適當減小軀干角，增大步長、身體重心前移幅度和膝角，以便更好地控制起跑穩定性并為后蹬冰腿用力提供條件。

2.起動和疾跑加速的訓練重點在于加強下肢關節角度控制，可盡量降低著冰角以避免緩沖效應，盡量降低蹬冰角以提升有效蹬冰力。3.加強速度滑冰運動員腳踝的“剛性支撐”作用以及左側腿的爆發力訓練，可能有助于改善起跑運動表現。

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