第二章 跑步技術(shù)深度解析

第一節(jié) 大眾跑者跑步技術(shù)研究：步頻與步幅

跑步姿勢，簡稱“跑姿”。一直都是大眾跑者關(guān)注的熱門話題。對于訓(xùn)練多年的精英運動員來說，跑姿已經(jīng)定型，教練員和運動員認(rèn)為這是很簡單的，但對于大眾跑者來說，就并非如此了。大眾跑者對于跑步還處于不斷探索、學(xué)習(xí)、體驗、實踐的過程中，形成和養(yǎng)成良好的跑姿，對于提升跑步效率、減少傷痛意義重大。

可以在實驗室中用高精尖的設(shè)備，如測力臺、光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)測量跑姿，也可以用跑步App、運動手表等大眾普遍接受的方式測量跑姿。大眾能夠理解、探討最多的跑姿時空參數(shù)就是：步頻與步幅。步頻、步幅是否合理在很大程度上代表了你的跑姿是否合理，也就是說步頻和步幅從某種意義上能代表你的跑姿表現(xiàn)，甚至也能代表你的跑步水平。今天，我們就用來自科學(xué)研究的數(shù)據(jù)為大眾跑者深度解讀步頻與步幅。

一、什么是步頻與步幅

步頻是指走路或者跑步時，每分鐘腳落地的次數(shù)。例如，在1分鐘內(nèi)，左右腳共踏出150步，那么你的步頻就是150步/分，如果左右腳共踏出180步，那么步頻就是180步/分。

步幅則是指相鄰兩步的距離，也就是步與步之間的距離，步頻乘以步幅就等于速度，換句話說，速度是由步頻和步幅共同決定的。在相同速度下，可以采用慢步頻大步幅，也可以采用快步頻小步幅。在加快速度的過程中，可以步頻不變增加步幅，或者步幅不變加快步頻，抑或是步頻和步幅同時增加。當(dāng)然，在跑步過程中，步頻和步幅兩個指標(biāo)中的任意一個都不可能無限增加。

不同速度下最佳步頻是多少？不同性別跑者在同一速度下步頻相同嗎？不同水平跑者的步頻和步幅有沒有差別呢？南京體育學(xué)院運動健康學(xué)院戴劍松副教授帶領(lǐng)團隊進行了深入研究。

二、這項研究是如何做的

首先，我們從南京本地跑步團招募了一批不同水平的跑者，最終有16名高級跑者（男性8名，女性8名）、19名中級跑者（男性17名，女性2名）、23名初級跑者（男性12名，女性11名）加入本次研究。此外，我們還測試了40名平時不跑步的普通人，本項研究總計納入98名實驗對象。

高級組跑者：男子組全馬（全程馬拉松）在3小時30分鐘內(nèi)完成，半馬（半程馬拉松）在1小時30分鐘內(nèi)完成；女子組全馬在4小時內(nèi)完成，半馬在2小時內(nèi)完成。經(jīng)過問卷調(diào)查，高級組男性跑者全馬平均完賽成績?yōu)?小時52分鐘，女性跑者全馬平均完賽成績?yōu)?小時24分鐘。

中級組跑者：男子組全馬在3小時30分鐘到4小時30分鐘完成，半馬在1小時30分鐘到2小時完成；女子組全馬在4小時到6小時完成，半馬在2小時到2小時30分鐘完成。經(jīng)過調(diào)查，中級組男性跑者全馬平均完賽成績?yōu)?小時39分鐘，中級組女性跑者人數(shù)較少，兩名女性跑者全馬平均完賽成績?yōu)?小時41分鐘。

初級組跑者：剛開始跑步鍛煉的人群，跑步經(jīng)歷為半年以內(nèi)，沒有跑馬（跑馬拉松）經(jīng)驗。

實驗測試在南京體育學(xué)院步態(tài)實驗室進行，該實驗室擁有價值120萬元的美國產(chǎn)Bertec測力臺跑步機（內(nèi)置2塊測力板）、價值100萬元的瑞典產(chǎn)Qualisys三維動作捕捉系統(tǒng)（含8個鏡頭），可以精確測量人體在跑步時的動力學(xué)、運動學(xué)參數(shù)以及時空參數(shù)，是測量跑步技術(shù)的“金標(biāo)準(zhǔn)”方法，精度高于現(xiàn)有所有運動手表。測力臺及動作捕捉系統(tǒng)的采樣頻率為200赫茲。

受試者換上無反光標(biāo)志的緊身服飾，熱身10分鐘。測試人員調(diào)節(jié)配速，遵循由慢到快的原則使受試者充分適應(yīng)測力臺，保持平時自然的跑步姿態(tài)。根據(jù)人體體表骨性標(biāo)志點，由測試人員對受試者下肢進行從下至上的貼點操作。共計36個反光標(biāo)志點。

受試者身上貼上反光標(biāo)志點用于動作精準(zhǔn)捕捉

所有受試者完成了10個速度測試，即測試了8:00（每千米用時8分，即配速8分/千米）、7:30（配速7分30秒/千米，以此類推）、7:00、6:30、6:00、5:30、5:00、4:30、4:00、3:30共計 10個配速下的跑姿（沒有跑步經(jīng)驗的40名普通人及少數(shù)跑者由于能力有限，未進行4:00及3:30兩個速度測試），每個速度測試15~20秒。后期處理分析時，截取受試者各速度下的穩(wěn)態(tài)跑姿進行步頻和步幅計算分析，98名受試者總計提供30000步左右數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計分析，從某種意義上說，可以近似視作30000人進行測試（每一步視作一個獨立樣本），這是一個大樣本的可靠統(tǒng)計。

采集的原始數(shù)據(jù)由Qualisys自帶的QTM數(shù)據(jù)管理軟件進行識別，使用Visual 3D生物力學(xué)分析軟件和SAS JMP對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理。垂直地面反作用力大于10牛時視為足觸地時刻，小于10牛時視為足離地時刻。根據(jù)標(biāo)志點能夠建立下肢各部位坐標(biāo)系，膝關(guān)節(jié)中心是股骨內(nèi)、外側(cè)髁連線的中點，踝關(guān)節(jié)中心是脛骨內(nèi)側(cè)髁和腓骨外側(cè)髁連線的中點。各關(guān)節(jié)角度定義為相鄰兩個部位坐標(biāo)系之間的歐拉角。髖關(guān)節(jié)角度定義為大腿坐標(biāo)系與骨盆坐標(biāo)系之間的歐拉角，膝關(guān)節(jié)角度定義為小腿坐標(biāo)系與大腿坐標(biāo)系之間的歐拉角，踝關(guān)節(jié)角度定義為足坐標(biāo)系與小腿坐標(biāo)系之間的歐拉角。

三、大眾跑者的步頻與步幅特征是怎樣的

本研究從速度較慢的8:00配速一直測試到速度較快的3:30配速，這樣就可以全面分析大眾跑者不同速度下的步頻、步幅特征。下圖顯示了不同配速下大眾跑者（含沒有跑步經(jīng)驗的普通人）平均步頻和平均步幅的變化特征。從圖中可見，隨著速度加快，步頻和步幅都呈現(xiàn)增加趨勢。但經(jīng)過嚴(yán)格的統(tǒng)計學(xué)分析，在慢速情況下，從8:00到6:30，步頻雖然有所增加，卻并無統(tǒng)計學(xué)差異；但從8:00至6:30，步幅在各速度間均存在統(tǒng)計學(xué)差異，這表示如果速度較慢，如配速在6:30以外，跑者傾向于通過加大步幅來提升速度，步頻變化并不明顯。而當(dāng)配速達(dá)到6:00以內(nèi)時，隨著速度加快，步頻和步幅會同時增加，這也就意味著，當(dāng)配速在6:00以內(nèi)時，跑者提速時不僅步頻加快，步幅也會增大。

下表及下圖顯示了不同水平跑者步頻和步幅隨速度變化的特征。很有意思的是，沒有跑步經(jīng)驗的普通大眾在各個配速下，步頻均顯著低于其他3個組別的跑者，與此相對應(yīng)的是，步幅則顯著大于其他3個組別的跑者。而各個配速下，其他3個組別的跑者步頻與步幅均不存在統(tǒng)計學(xué)差異，雖然看起來中級組跑者步頻較快，高級組跑者步幅較大。

下表及下圖顯示，沒有跑步經(jīng)驗的普通大眾傾向于采用慢步頻大步幅的跑姿，經(jīng)過一定訓(xùn)練的大眾跑者，表現(xiàn)為步頻有了明顯的提升，而經(jīng)過多年訓(xùn)練的精英跑者，步頻在各組中不一定是最快的，其表現(xiàn)為既能夠保持足夠步頻，也能展現(xiàn)比其他跑者更大的步幅。

下圖顯示了不同性別跑者各配速下平均步頻與步幅變化特征。經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)分析，很明顯女性幾乎在所有配速下步頻都快于男性，而步幅則小于男性，這說明女性跑者更多傾向于采用快步頻小步幅，即小步快跑的跑步方式。

四、大眾精英跑者與專業(yè)運動員的差距更多在步幅方面

根據(jù)跑姿一般常識，180步/分是相對合理的步頻。從本研究中我們可以發(fā)現(xiàn)，其實大眾精英跑者的步頻看起來也不會太低，在配速6:00以外基本可以達(dá)到170步/分以上，而在配速6:00以內(nèi)基本可以達(dá)到180步/分，由此也可以看出經(jīng)過多年訓(xùn)練，大眾精英跑者基本都努力將自己的步頻加快到180步/分，在配速達(dá)到4:00左右時，步頻甚至已經(jīng)達(dá)到200步/分，而基普喬蓋“破2”時的步頻也僅為180步/分左右，顯然基普喬蓋的步幅很大，經(jīng)過計算其步幅可以達(dá)到將近2米。從上述結(jié)果中，我們可以發(fā)現(xiàn)大眾精英跑者在速度最快的3:30時，步幅也僅為1.3米左右，而前長跑之王格布雷西拉西耶以自己1.64米的身高，同樣可以達(dá)到超過2米的步幅。

你肯定關(guān)心步幅是不是與腿長有關(guān)。本研究還做了步幅與身高的相關(guān)性研究（見右表），在各個配速下，步幅與身高的相關(guān)系數(shù)介于0.3~0.5，屬于中低度相關(guān)。身高越高，一般腿越長。雖然腿長看起來容易實現(xiàn)大步幅，但腿長并不是步幅的決定性因素，身高越高也會帶來風(fēng)阻越大的問題。基普喬蓋的身高僅為1.67米，基普喬蓋、格布雷西拉西耶等小個子運動員優(yōu)良的步幅更多與其良好的身體柔韌性、靈活性、肌肉彈性及專項力量有關(guān)。

這也提示速度足夠快時，只靠加快步頻來加速顯然不是一種明智的方式，過快的步頻容易使得后蹬力量還未充分發(fā)揮就進入下一次著地，這樣就大大降低了跑步效率。而此時通過加大步幅，能夠?qū)崿F(xiàn)充分后蹬，延長肌肉做功距離，也使得騰空期更長。

五、總結(jié)

速度越快，一般步頻越大，但這不等于速度慢時，步頻就允許更慢。本研究顯示即使速度慢時，也要努力讓步頻達(dá)到170步/分。當(dāng)然，當(dāng)速度足夠快時，如進入配速4:30以內(nèi)，你就要注意加大步幅，加大步幅可能比加快步頻更難實現(xiàn)，對身體提出的要求也更高，但如果你想成為高水平跑者，只靠加快步頻顯然是不夠的。

大眾跑者與具有一定跑步基礎(chǔ)的跑者在跑姿上最主要的區(qū)別也在于步頻不同。在速度沒那么快的情況下，加快步頻、小步快跑更加適合大眾跑者，即在速度慢時，也要盡可能達(dá)到步頻不低于170步/分。大眾跑者經(jīng)過訓(xùn)練，步頻會得到明顯優(yōu)化。最后總結(jié)，速度慢時，小步快跑有優(yōu)勢；速度加快后，注意步頻、步幅同時增加，精英跑者速度較快，尤其要更加注意訓(xùn)練步幅。