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摘要：采用文献资料、三维定点摄像法、影像解析法等研究方法对参加2009年国际田联竞走挑战赛的优秀20 km竞走运动员的髋关节技术进行系统分析，研究发现：髋关节的运动特征是支撑腿髋关节向外前移，另一侧髋关节由上向下的前旋运动，然后两髋交换运动形式的周期性空间运动；髋关节在各方向的速度特征可以在一定程度上说明两髋的协调性，中国运动员需要增大额状面内的摆动幅度，提高支撑腿髋关节的水平速度；髋关节在支撑阶段和摆动阶段的位移距离存在一个最佳比例，部分中国运动员的比例存在问题。
关键词：20 km；竞走；髋关节；三维运动学分析
中图分类号：G821.2文献标识码：A文章编号：1007-3612（2012）10-0122-06
3-Dimensional Kinematics Analysis of Hip Joint Motion Characteristics of 20 km Walking Race Athletes at Home and Abroad
JING Long-jun， WANG Peng
（International College， Qujing Normal University， Qujing 655011， Yunnan China）
Abstract：This article adopted the methods of literature， fixed photography of three dimensional， and video analyzing to conduct a systematic analysis on the hip joint techniques of the elite athletes of 20 km walking race in 2009 IAAF walking race. Research findings： Hip joint motion characteristics are the periodic space movement which the supporting hip moves to front outward and another hip swings to front rotary， then two hips change the movement； The velocity characteristic of the hip at each direction can explain the compatibility to a certain degree， and the Chinese athletes need to increase the swing extension， and improve the horizontal velocity of the hip joint of supporting leg； The displacement-distance of the hip joint in supporting and swing phases has a optimal proportion， but part of Chinese athletes has problem in the proportion.
Key words：20 km race walking； hip joint； 3D kinematics analysis
意大利金牌教练达米拉诺认为竞走项目永远都是以技术为基础，在中国讲学期间，达米拉诺反复强调髋关节协调性训练的重要性，认为中国运动员的髋关节都存在一个通病，就是髋关节摆动不够，摆动的轨迹不正确。因此分析中国和国外优秀运动员的髋关节技术对提高中国运动员的竞走技术有重要意义。
竞走运动员髋部的技术分析必须通过三维影像解析才能完成，国内外对竞走技术的三维运动学研究较少，而且这些分析并没有涉及到髋关节的研究[1]，所以对髋关节运动特征的研究有助于完善竞走技术的理论体系。本文主要通过三维影像解析法分析北京奥运会（2008年）、柏林世界田径锦标赛（2009年）冠军博尔钦、卡尼斯金娜以及其他国外优秀运动员髋部的运动学特征，并同中国运动员的技术参数进行对比，以期找出我国运动员髋关节技术上所存在的问题，为中国竞走的技术改进提供建议。
1研究对象与方法
1.1研究对象根据研究需要选取2009无锡国际竞走挑战赛男、女20 km竞走项目各前六名运动员作为研究对象（表1）。
1.2研究方法
1.2.1数据采集通过三维定点摄像法采集数据，使用两台Sony-DCR-TRV75E摄像机和一台Panasonic-AG-DVC180BMC拍摄比赛录像。赛前按照录像要求，提前1 h到达拍摄场地，测量机位，确定拍摄范围[2]。三台摄像机的拍摄频率为50 Hz，快门速度为1/500 s，主光轴高度统一为1.3 m。两台Sony摄像机摆放在运动方向的两侧，使两机的主光轴与运动方向均成45°夹角，两机距离拍摄范围坐标原点的距离均为20 m，主光轴夹角为90°。另一台Panasonic摄像机置垂直于运动平面的16 m处（图1）。赛前赛后分别标定爱捷（008-C）三
图1现场三维拍摄机位图示
图2三维坐标示意图
维DLT辐射框架，在拍摄范围依据竞走运动员的主要行进路线摆放三维框架和标尺。三维坐标的设定（图2）：以2～3球为坐标原点，以1～3球同原点的连线为X轴，X轴指向运动方向，Y轴是2～3球射出X轴的垂线，水平面是由1～3球、2～3球、7～3球中心连线构成的平面，这三个球中心距离地面的高度相等，Z轴是由X轴、Y轴构成的平面的法线方向；以声音和影像记录框架的坐标，并书画框架平面简图，以备解析时对照。 1.2.2数据处理采用美国的艾里尔运动生物力学分析系统APAS和Dartfish4.5图像处理软件对拍摄比赛录像进行量化处理。在解析过程中使用日本的松井秀治人体惯性参数模型，并依据人体模型的标准和研究需要选取19个关节点，解析研究对象的一个复步，对3D数据通过低通数字滤波法进行平滑处理，截断频率为8Hz；用Dartfish软件对比赛图像进行必要的处理，获取直观图像。
1.2.3数据统计运用Microsoft Excel 2003保存解析数据，使用SPSS12.0进行统计学处理数据。
1.2.4本文研究阶段的说明比赛场地是2 km一圈，摄像机置于0.7 km左右的位置。由于三维解析需要用两台摄像机从不同角度拍摄比赛录像，在选取可以进行三维解析的技术录像时，选择两台摄像机都可以清晰看到的技术录像，不能出现遮挡，影响解析的准确度，因此本文选取的阶段主要为比赛后程第七圈至第九圈，在这三圈运动员之间的距离都已经拉开，遮挡较少，而且这几圈是决定最终成绩的重要阶段，运动员都会发挥自己最大的潜能，更能反映技术特征。
2结果与分析
2.1髋关节在竞走项目中的运动特征大部分学者和教练员都是通过髋关节的水平位移来说明髋关节的转动幅度，比如通过髋关节在X方向的运动幅度来说明中国运动员的步幅小[3]，通过盘旋角来说明中国运动员送髋的技术差[4]。我国研究人员、教练员和运动员对竞走运动中髋关节转动的认识仅仅停留在水平面，对髋关节在额状面和矢状面内的运动特征缺乏相应认识。
棍图是将人体各主要关节点相连得到的人体运动线图，三维棍图可以从任何方向观察运动员的技术，而且可以清楚的观察各关节点运动特征，是分析旋转类运动技术的重要手段。图3是王浩、刘虹和俄罗斯运动员的三维侧视棍图，左右髋关节在一个复步中，都表现出明显的旋转轨迹，髋关节随着竞走技术动作的完成，在水平面内左右移动，在矢状面内前后移动，在额状面内上下移动。可以看出髋关节运动特征是围绕人体三个轴的转动，髋关节运动时要向外旋转打开，在前后、上下、左右三个平面都有摆动。但是评价髋关节运动特征是有难度的，因为髋关节在人体表面是看不到的，三维棍图虽然可以把髋关节直观的表现出来，但是在实际比赛图像数字化过程中，髋关节是所有关节点最难数字化的，其准确度受到一定影响。从竞走技术特征上看两髋的协调运动是最重要的（由于竞走规则的限定，膝关节的作用大部分被附加于髋关节），因为髋关节是在三个面内的运动，即使在水平面内绕垂直轴转动幅度较大，其他两个面内没有相应的转动，整体动作在协调性和技术有效性方面就达不到最优化。从髋关节绕垂直轴转动的技术效果分析，髋关节绕垂直轴的转动有利于增加步长，有利于身体重心向前移动[5]；髋关节围绕矢状轴的转动有利于摆动腿的前摆放脚着地的瞬间膝关节伸直，并一直保持到身体重心投影点上的伸直过程，使摆动腿快速前摆；髋关节围绕额状轴转动，使髋关节从高点向下摆动，利用势能，增加支撑腿的蹬地效果，当髋向上摆动可以减小对地面的压力，使支撑脚可以尽快的脱离地面。髋关节在完成竞走技术时，其运动形式是空间的，不只属于某一个面，髋的运动形式是在三个面内通过协调运动完成的，以其中一侧髋向外前移，另一侧髋关节由上向下前旋，然后两髋的运动形式互换，形成周期性运动，完成竞走技术，推动运动员身体向前运动。
图3王浩、刘虹和俄罗斯运动员博尔钦、卡尼斯金娜的左侧连续棍图
2.2髋关节垂直、前后和水平方向分速度特征的分析髋关节的分速度特征可以反映运动员髋部在各个方向上的运动特点，运动员两髋的速度主要是由绕垂直轴转动的水平分速度和绕矢状轴转动的垂直分速度合成，这两个分速度的大小分别反映着运动员髋部转动技术的特点，从技术录像上可以看到有的运动员髋部注重向水平位移，有的运动员注重两髋的上下位移。如图3所示，先看研究对象Vx的变化，在左髋的摆动过程中，只有博尔钦左髋平均速度是升高的，其他运动员则是出现下降，这种现象的原因是同前摆阶段左髋在垂直方向上的用力程度相匹配，因为博尔钦在前摆阶段左髋的垂直平均速度最小，使其左髋的Vx得到了较好的保持。女子方面，卡尼斯金娜、姜静和石阳的左髋Vx在前摆阶段都得到了提升，不同的是卡尼斯金娜的左髋平均Vx在支撑阶段保持较好，姜静和石阳的水平速度虽然在摆动阶段上升的很快，但是她们在支撑阶段的损失要比卡尼斯金娜多。运动员的髋关节在运动中肯定会向运动方向的左右移动，由此会产生左右分速度Vy，图3中显示两名俄罗斯运动员在左右移动的方向性上是一致的，他们随着髋部的摆动和支撑，左髋呈向左侧移动的趋势，左髋的平均Vy速度是逐渐增加，在后摆、前摆和支撑三个阶段，博尔钦的为0.001 m/s、0.09 m/s和0.16 m/s，卡尼斯金娜的为0.002 m/s、0.03 m/s和0.12 m/s，说明他们的髋在摆动和支撑时都自然的向外侧扭动髋关节，这个动作有利于形成“反弓”[6]和保持髋的移动速度。当支撑脚离地时，摆动腿一侧的髋关节先向下然后向上完成摆动，在支撑阶段由于运动员支撑技术的不同，髋关节的移动也出现不同。
两名俄罗斯运动员的平均Vz在后摆阶段分别是男女运动员中最大的，这个技术比较重要，髋关节较大的向下分速度，不仅可以更好的利用髋关节的旋转和摆动势能获得良好的摆动速度，还可以减小前摆阶段髋关节向上的分速度对Vx的影响，从而保持运动员良好向前性，减小重心起伏（表2）。通过以上对髋关节各方向分速度的分析，可以在一定程度上看出两名俄罗斯运动员的髋关节技术结构特征：当以右髋为相对固定轴时，左髋在后摆阶段以较快的速度向下转动，会获得较好的势能，这些势能在前摆阶段为摆动提供了更多的动能，而且又不会因为髋关节的向上摆动，增加重心向上的起伏，获得了较好的前摆效果。左髋在左腿着地时，自然的顺势向左侧移动，会使支撑髋关节顺利向前移动，加快重心移动，形成支撑腿的“反弓”，减少水平速度的损失，与此同时右髋向右侧摆动，左右两髋向相反方向支撑和摆动的移动技术可以很好的维持身体重心平衡，使身体的重心轨迹保持较好的直线性。中国运动员在后摆阶段髋关节的向下扭动不够，导致髋关节向前摆动时垂直速度较大，影响重心的起伏；两髋的协调配合不够，由于支撑腿的髋关节向前移动的水平速度损失较多，髋向前性不好，使髋关节在左右方向的摆动不稳定，影响髋关节摆动的直线性。 注：本文选取左髋关节的速度进行分析，因为摄像机的机位在运动方向的左侧，选择左腿可以减少误差；Vx、Vy、Vz分别代表左髋水平方向、运动员左右方向和垂直方向的平均速度；速度的方向见图2。
2.3两髋在水平面和额状面内的转动幅度竞走运动员两髋组成的髋轴通过在立体空间内不停的旋转，推动着身体向前移动。髋轴在双支撑时，在水平面内的转动幅度最大，左脚离地和右脚离地分别是左髋和右髋领先最大的时刻，这两个髋轴可以在空间中形成水平面内的最大夹角，可以说明运动员在水平面内转动幅度，一般来说这个角度越大，则步长也越大。在额状面内髋轴与水平面形成一个角度，可以反映运动员在摆动过程中向下摆动幅度，由于人体解剖特点和竞走规则的限定，人体的髋关节不可能只在一个水平面内运动，以支撑腿的髋为固定轴，摆动腿侧的髋关节向下摆动，在一定范围内这个角度越大，越有利于髋关节的摆动，获得更好的摆动效果。表3是男子组两个角度的具体值，可以看出王浩A1最大，博尔钦A2最大，王浩A2值要比博尔钦小很多。在步长方面博尔钦同王浩相比差异不大，但是在重心速度方面王浩同博尔钦有明显差距，说明A1同步长有较大的相关性，A2同重心位移速度有相关性。表4中，卡尼斯金娜的A1和A2都是女子组中最大的，她最长的步长和最快的重心位移速度进一步说明A1和A2对步长和重心速度的重要性。从表3和表4中可以看出中国运动员在A1值方面同国外优秀运动员的差异不是大，差异主要存在于A2，说明中国运动员需要改进只注重髋关节在水平面内的转动，没有认识到较大幅度的向下摆动髋关节，对加大摆动幅度提高摆动效果和提高两髋的协调用力有很重要的作用。
运用Pearson相关系数对表3和表4中的数据进行相关性进行分析（表5），可以看出四个指标之间的关系。从整体上看，男女运动员的A1和步长都存在显著性相关，同步速相关性较低，尤其是女子运动员的相关性更大。A2同步长的相关性，男女运动员不同，女子相关性更大，但是男子A2同步速的相关性较大，为中等正相关，说明男子运动员髋关节的转动幅度要大于女子运动员。A1和A2的相关性都是中等以上，说明两髋的转动幅度成正相关。由此可见，加大
A1的角度可以有效提高步长，A1和A2两髋的转动幅度紧密相连，增加髋关节的转动幅度可以有效提高竞走技术的有效性和协调性。
2.4髋关节在摆动阶段和支撑阶段的位移距离髋关节技术是竞走项目的核心，这种地位是由竞走的项目特点和髋关节的作用所决定的，它是人体六大关节中最靠近身体重心的关节，其运动形式决定着整个身体的运动和竞走技术的正确完成。竞走的一个单步周期由摆动阶段和支撑阶段组成的，髋的位移在两个阶段的任务是不同的，在摆动阶段髋的位移主要是带动身体向前移动，在支撑阶段主要是配合摆动腿向前摆动和形成 “反弓”支撑技术。从总体上说这两个阶段的位移距离越长越好：摆动阶段髋关节的位移距离长，说明运动员身体重心向前移动的位移也长，髋摆动的协调性较好；在支撑阶段，髋关节较长的位移说明运动员有良好的直腿支撑技术，可以更好的减少支撑阶段身体重心速度的损失（表6）。
博尔钦髋关节在支撑和摆动阶段的位移都是最长的（表6），在单步位移总距离上比中国运动员要长10 cm以上，其次就是墨西哥运动员桑切斯。中国运动员在这个指标上差异较大，王浩总体比较平稳，相对而说重心位移距离也较长。李建波在两髋的位移距离上不均衡，表现出在位移总距离上右髋的位移距离长于左髋，说明他的技术存在不均衡现象。禇亚飞在摆动阶段位移距离短，在支持阶段位移距离仅次于博尔钦，说明他的摆动技术存在问题。女子组中卡尼斯金娜髋的位移距离也长于中国运动员，刘虹的位移距离最短，位移总距离比卡尼斯金娜的要短40多 cm，这是由于刘虹的竞走技术是典型的“小步高频”，步长短，髋的位移肯定也会短，这种技术在髋位移距离上吃亏很大，好成绩得益于较快的步频。杨亚伟髋的位移距离在摆动阶段较长，但是在支撑阶段位移距离较短，支撑技术和摆动技术不平衡，需要改进支撑技术，来提高髋关节的整体位移效果，石阳的技术同杨亚伟相反，她需要改进摆动阶段的髋部移动技术。从摆动和支撑两个阶段髋关节位移占总位移距离的比例上看，两名俄罗斯运动员较为相似，摆动阶段和支撑阶段的比例分别占60%和40%左右，可以称之为“黄金比例”，如果这两个比例值偏差较大说明髋关节的技术存在问题。中国男子运动员中禇亚飞的摆动阶段位移比例较小，女子运动员中刘虹和石阳摆动阶段比例较小，杨亚伟则是支撑阶段比例较小，根据这两个阶段的比例关系，可以来判定运动员的髋关节技术在哪个阶段存在问题，这是改进髋关节协调运动的重要环节。
3结论
1）髋关节技术的运动特征是周期性的空间运动，特点是支撑腿髋关节向外自然前移，另一侧髋关节由上向下的弧形前旋运动，然后两髋交换运动形式推动身体不断前进，这种特征同中国竞走界普遍认同的水平面运动特征有着明显的区别。
2）髋关节在各方向的运动速度反映着竞走运动员的髋关节运动特征，中国运动员的髋关节在后摆阶段向下的摆动速度小于俄罗斯运动员，不利于获得较好的摆动势能及重心的稳定性。髋关节在左右方向上的分速度反映出中国运动员在髋关节的协调性存在问题，没有合理利用髋部运动的惯性，影响水平速度的保持。
3）中国运动员的竞走技术过于注重髋关节在水平面内运动幅度，对于髋关节绕矢状轴在额状面内的转动认识不够，导致摆动腿摆动幅度不够，不利于两髋的协调运动。
4）中国运动员同俄罗斯运动员髋关节总的位移距离存在差距，髋关节的位移距离在支撑和摆动阶段的比例是不同的，合适的比例可以反映运动员髋关节移动技术是否平衡，部分中国运动员的比例不合理，需要通过提高较差阶段髋关节位移的距离来提高髋关节总的位移距离。
参考文献：
[1] 赵庆彬，王玮.我国优秀男子20 km竞走运动员技术的三维运动学研究[J].井冈山学院学报（自然科学），2007，28（6）：67-69.
[2] 魏统鹏.三维定点摄像方法在竞走运动中的应用研究[J].体育科技文献通报，2009，17（9）：29.
[3] 魏统鹏，陈丽.我国优秀女子竞走运动员髋关节运动技术环节存在问题剖析[J].天津体育学院学报，2007，21（6）：536-539.
[4] 刘涛，张世浩.我国优秀女子20 km竞走运动员竞走技术三维摄像解析与研究[J].广州体育学院学报，2009，29（1）：102.
[5] 文超.田径运动高级教程[M].北京：人民体育出版社，2002.252.
[6] 苑廷刚，李汀，李爱东，胡水清.十运会男、女20 km竞走前5名运动员运动技术分析[J].体育科学，2006，26（8）：41-47.
关键词：20 km；竞走；髋关节；三维运动学分析
中图分类号：G821.2文献标识码：A文章编号：1007-3612（2012）10-0122-06
3-Dimensional Kinematics Analysis of Hip Joint Motion Characteristics of 20 km Walking Race Athletes at Home and Abroad
JING Long-jun， WANG Peng
（International College， Qujing Normal University， Qujing 655011， Yunnan China）
Abstract：This article adopted the methods of literature， fixed photography of three dimensional， and video analyzing to conduct a systematic analysis on the hip joint techniques of the elite athletes of 20 km walking race in 2009 IAAF walking race. Research findings： Hip joint motion characteristics are the periodic space movement which the supporting hip moves to front outward and another hip swings to front rotary， then two hips change the movement； The velocity characteristic of the hip at each direction can explain the compatibility to a certain degree， and the Chinese athletes need to increase the swing extension， and improve the horizontal velocity of the hip joint of supporting leg； The displacement-distance of the hip joint in supporting and swing phases has a optimal proportion， but part of Chinese athletes has problem in the proportion.
Key words：20 km race walking； hip joint； 3D kinematics analysis
意大利金牌教练达米拉诺认为竞走项目永远都是以技术为基础，在中国讲学期间，达米拉诺反复强调髋关节协调性训练的重要性，认为中国运动员的髋关节都存在一个通病，就是髋关节摆动不够，摆动的轨迹不正确。因此分析中国和国外优秀运动员的髋关节技术对提高中国运动员的竞走技术有重要意义。
竞走运动员髋部的技术分析必须通过三维影像解析才能完成，国内外对竞走技术的三维运动学研究较少，而且这些分析并没有涉及到髋关节的研究[1]，所以对髋关节运动特征的研究有助于完善竞走技术的理论体系。本文主要通过三维影像解析法分析北京奥运会（2008年）、柏林世界田径锦标赛（2009年）冠军博尔钦、卡尼斯金娜以及其他国外优秀运动员髋部的运动学特征，并同中国运动员的技术参数进行对比，以期找出我国运动员髋关节技术上所存在的问题，为中国竞走的技术改进提供建议。
1研究对象与方法
1.1研究对象根据研究需要选取2009无锡国际竞走挑战赛男、女20 km竞走项目各前六名运动员作为研究对象（表1）。
1.2研究方法
1.2.1数据采集通过三维定点摄像法采集数据，使用两台Sony-DCR-TRV75E摄像机和一台Panasonic-AG-DVC180BMC拍摄比赛录像。赛前按照录像要求，提前1 h到达拍摄场地，测量机位，确定拍摄范围[2]。三台摄像机的拍摄频率为50 Hz，快门速度为1/500 s，主光轴高度统一为1.3 m。两台Sony摄像机摆放在运动方向的两侧，使两机的主光轴与运动方向均成45°夹角，两机距离拍摄范围坐标原点的距离均为20 m，主光轴夹角为90°。另一台Panasonic摄像机置垂直于运动平面的16 m处（图1）。赛前赛后分别标定爱捷（008-C）三
图1现场三维拍摄机位图示
图2三维坐标示意图
维DLT辐射框架，在拍摄范围依据竞走运动员的主要行进路线摆放三维框架和标尺。三维坐标的设定（图2）：以2～3球为坐标原点，以1～3球同原点的连线为X轴，X轴指向运动方向，Y轴是2～3球射出X轴的垂线，水平面是由1～3球、2～3球、7～3球中心连线构成的平面，这三个球中心距离地面的高度相等，Z轴是由X轴、Y轴构成的平面的法线方向；以声音和影像记录框架的坐标，并书画框架平面简图，以备解析时对照。 1.2.2数据处理采用美国的艾里尔运动生物力学分析系统APAS和Dartfish4.5图像处理软件对拍摄比赛录像进行量化处理。在解析过程中使用日本的松井秀治人体惯性参数模型，并依据人体模型的标准和研究需要选取19个关节点，解析研究对象的一个复步，对3D数据通过低通数字滤波法进行平滑处理，截断频率为8Hz；用Dartfish软件对比赛图像进行必要的处理，获取直观图像。
1.2.3数据统计运用Microsoft Excel 2003保存解析数据，使用SPSS12.0进行统计学处理数据。
1.2.4本文研究阶段的说明比赛场地是2 km一圈，摄像机置于0.7 km左右的位置。由于三维解析需要用两台摄像机从不同角度拍摄比赛录像，在选取可以进行三维解析的技术录像时，选择两台摄像机都可以清晰看到的技术录像，不能出现遮挡，影响解析的准确度，因此本文选取的阶段主要为比赛后程第七圈至第九圈，在这三圈运动员之间的距离都已经拉开，遮挡较少，而且这几圈是决定最终成绩的重要阶段，运动员都会发挥自己最大的潜能，更能反映技术特征。
2结果与分析
2.1髋关节在竞走项目中的运动特征大部分学者和教练员都是通过髋关节的水平位移来说明髋关节的转动幅度，比如通过髋关节在X方向的运动幅度来说明中国运动员的步幅小[3]，通过盘旋角来说明中国运动员送髋的技术差[4]。我国研究人员、教练员和运动员对竞走运动中髋关节转动的认识仅仅停留在水平面，对髋关节在额状面和矢状面内的运动特征缺乏相应认识。
棍图是将人体各主要关节点相连得到的人体运动线图，三维棍图可以从任何方向观察运动员的技术，而且可以清楚的观察各关节点运动特征，是分析旋转类运动技术的重要手段。图3是王浩、刘虹和俄罗斯运动员的三维侧视棍图，左右髋关节在一个复步中，都表现出明显的旋转轨迹，髋关节随着竞走技术动作的完成，在水平面内左右移动，在矢状面内前后移动，在额状面内上下移动。可以看出髋关节运动特征是围绕人体三个轴的转动，髋关节运动时要向外旋转打开，在前后、上下、左右三个平面都有摆动。但是评价髋关节运动特征是有难度的，因为髋关节在人体表面是看不到的，三维棍图虽然可以把髋关节直观的表现出来，但是在实际比赛图像数字化过程中，髋关节是所有关节点最难数字化的，其准确度受到一定影响。从竞走技术特征上看两髋的协调运动是最重要的（由于竞走规则的限定，膝关节的作用大部分被附加于髋关节），因为髋关节是在三个面内的运动，即使在水平面内绕垂直轴转动幅度较大，其他两个面内没有相应的转动，整体动作在协调性和技术有效性方面就达不到最优化。从髋关节绕垂直轴转动的技术效果分析，髋关节绕垂直轴的转动有利于增加步长，有利于身体重心向前移动[5]；髋关节围绕矢状轴的转动有利于摆动腿的前摆放脚着地的瞬间膝关节伸直，并一直保持到身体重心投影点上的伸直过程，使摆动腿快速前摆；髋关节围绕额状轴转动，使髋关节从高点向下摆动，利用势能，增加支撑腿的蹬地效果，当髋向上摆动可以减小对地面的压力，使支撑脚可以尽快的脱离地面。髋关节在完成竞走技术时，其运动形式是空间的，不只属于某一个面，髋的运动形式是在三个面内通过协调运动完成的，以其中一侧髋向外前移，另一侧髋关节由上向下前旋，然后两髋的运动形式互换，形成周期性运动，完成竞走技术，推动运动员身体向前运动。
图3王浩、刘虹和俄罗斯运动员博尔钦、卡尼斯金娜的左侧连续棍图
2.2髋关节垂直、前后和水平方向分速度特征的分析髋关节的分速度特征可以反映运动员髋部在各个方向上的运动特点，运动员两髋的速度主要是由绕垂直轴转动的水平分速度和绕矢状轴转动的垂直分速度合成，这两个分速度的大小分别反映着运动员髋部转动技术的特点，从技术录像上可以看到有的运动员髋部注重向水平位移，有的运动员注重两髋的上下位移。如图3所示，先看研究对象Vx的变化，在左髋的摆动过程中，只有博尔钦左髋平均速度是升高的，其他运动员则是出现下降，这种现象的原因是同前摆阶段左髋在垂直方向上的用力程度相匹配，因为博尔钦在前摆阶段左髋的垂直平均速度最小，使其左髋的Vx得到了较好的保持。女子方面，卡尼斯金娜、姜静和石阳的左髋Vx在前摆阶段都得到了提升，不同的是卡尼斯金娜的左髋平均Vx在支撑阶段保持较好，姜静和石阳的水平速度虽然在摆动阶段上升的很快，但是她们在支撑阶段的损失要比卡尼斯金娜多。运动员的髋关节在运动中肯定会向运动方向的左右移动，由此会产生左右分速度Vy，图3中显示两名俄罗斯运动员在左右移动的方向性上是一致的，他们随着髋部的摆动和支撑，左髋呈向左侧移动的趋势，左髋的平均Vy速度是逐渐增加，在后摆、前摆和支撑三个阶段，博尔钦的为0.001 m/s、0.09 m/s和0.16 m/s，卡尼斯金娜的为0.002 m/s、0.03 m/s和0.12 m/s，说明他们的髋在摆动和支撑时都自然的向外侧扭动髋关节，这个动作有利于形成“反弓”[6]和保持髋的移动速度。当支撑脚离地时，摆动腿一侧的髋关节先向下然后向上完成摆动，在支撑阶段由于运动员支撑技术的不同，髋关节的移动也出现不同。
两名俄罗斯运动员的平均Vz在后摆阶段分别是男女运动员中最大的，这个技术比较重要，髋关节较大的向下分速度，不仅可以更好的利用髋关节的旋转和摆动势能获得良好的摆动速度，还可以减小前摆阶段髋关节向上的分速度对Vx的影响，从而保持运动员良好向前性，减小重心起伏（表2）。通过以上对髋关节各方向分速度的分析，可以在一定程度上看出两名俄罗斯运动员的髋关节技术结构特征：当以右髋为相对固定轴时，左髋在后摆阶段以较快的速度向下转动，会获得较好的势能，这些势能在前摆阶段为摆动提供了更多的动能，而且又不会因为髋关节的向上摆动，增加重心向上的起伏，获得了较好的前摆效果。左髋在左腿着地时，自然的顺势向左侧移动，会使支撑髋关节顺利向前移动，加快重心移动，形成支撑腿的“反弓”，减少水平速度的损失，与此同时右髋向右侧摆动，左右两髋向相反方向支撑和摆动的移动技术可以很好的维持身体重心平衡，使身体的重心轨迹保持较好的直线性。中国运动员在后摆阶段髋关节的向下扭动不够，导致髋关节向前摆动时垂直速度较大，影响重心的起伏；两髋的协调配合不够，由于支撑腿的髋关节向前移动的水平速度损失较多，髋向前性不好，使髋关节在左右方向的摆动不稳定，影响髋关节摆动的直线性。 注：本文选取左髋关节的速度进行分析，因为摄像机的机位在运动方向的左侧，选择左腿可以减少误差；Vx、Vy、Vz分别代表左髋水平方向、运动员左右方向和垂直方向的平均速度；速度的方向见图2。
2.3两髋在水平面和额状面内的转动幅度竞走运动员两髋组成的髋轴通过在立体空间内不停的旋转，推动着身体向前移动。髋轴在双支撑时，在水平面内的转动幅度最大，左脚离地和右脚离地分别是左髋和右髋领先最大的时刻，这两个髋轴可以在空间中形成水平面内的最大夹角，可以说明运动员在水平面内转动幅度，一般来说这个角度越大，则步长也越大。在额状面内髋轴与水平面形成一个角度，可以反映运动员在摆动过程中向下摆动幅度，由于人体解剖特点和竞走规则的限定，人体的髋关节不可能只在一个水平面内运动，以支撑腿的髋为固定轴，摆动腿侧的髋关节向下摆动，在一定范围内这个角度越大，越有利于髋关节的摆动，获得更好的摆动效果。表3是男子组两个角度的具体值，可以看出王浩A1最大，博尔钦A2最大，王浩A2值要比博尔钦小很多。在步长方面博尔钦同王浩相比差异不大，但是在重心速度方面王浩同博尔钦有明显差距，说明A1同步长有较大的相关性，A2同重心位移速度有相关性。表4中，卡尼斯金娜的A1和A2都是女子组中最大的，她最长的步长和最快的重心位移速度进一步说明A1和A2对步长和重心速度的重要性。从表3和表4中可以看出中国运动员在A1值方面同国外优秀运动员的差异不是大，差异主要存在于A2，说明中国运动员需要改进只注重髋关节在水平面内的转动，没有认识到较大幅度的向下摆动髋关节，对加大摆动幅度提高摆动效果和提高两髋的协调用力有很重要的作用。
运用Pearson相关系数对表3和表4中的数据进行相关性进行分析（表5），可以看出四个指标之间的关系。从整体上看，男女运动员的A1和步长都存在显著性相关，同步速相关性较低，尤其是女子运动员的相关性更大。A2同步长的相关性，男女运动员不同，女子相关性更大，但是男子A2同步速的相关性较大，为中等正相关，说明男子运动员髋关节的转动幅度要大于女子运动员。A1和A2的相关性都是中等以上，说明两髋的转动幅度成正相关。由此可见，加大
A1的角度可以有效提高步长，A1和A2两髋的转动幅度紧密相连，增加髋关节的转动幅度可以有效提高竞走技术的有效性和协调性。
2.4髋关节在摆动阶段和支撑阶段的位移距离髋关节技术是竞走项目的核心，这种地位是由竞走的项目特点和髋关节的作用所决定的，它是人体六大关节中最靠近身体重心的关节，其运动形式决定着整个身体的运动和竞走技术的正确完成。竞走的一个单步周期由摆动阶段和支撑阶段组成的，髋的位移在两个阶段的任务是不同的，在摆动阶段髋的位移主要是带动身体向前移动，在支撑阶段主要是配合摆动腿向前摆动和形成 “反弓”支撑技术。从总体上说这两个阶段的位移距离越长越好：摆动阶段髋关节的位移距离长，说明运动员身体重心向前移动的位移也长，髋摆动的协调性较好；在支撑阶段，髋关节较长的位移说明运动员有良好的直腿支撑技术，可以更好的减少支撑阶段身体重心速度的损失（表6）。
博尔钦髋关节在支撑和摆动阶段的位移都是最长的（表6），在单步位移总距离上比中国运动员要长10 cm以上，其次就是墨西哥运动员桑切斯。中国运动员在这个指标上差异较大，王浩总体比较平稳，相对而说重心位移距离也较长。李建波在两髋的位移距离上不均衡，表现出在位移总距离上右髋的位移距离长于左髋，说明他的技术存在不均衡现象。禇亚飞在摆动阶段位移距离短，在支持阶段位移距离仅次于博尔钦，说明他的摆动技术存在问题。女子组中卡尼斯金娜髋的位移距离也长于中国运动员，刘虹的位移距离最短，位移总距离比卡尼斯金娜的要短40多 cm，这是由于刘虹的竞走技术是典型的“小步高频”，步长短，髋的位移肯定也会短，这种技术在髋位移距离上吃亏很大，好成绩得益于较快的步频。杨亚伟髋的位移距离在摆动阶段较长，但是在支撑阶段位移距离较短，支撑技术和摆动技术不平衡，需要改进支撑技术，来提高髋关节的整体位移效果，石阳的技术同杨亚伟相反，她需要改进摆动阶段的髋部移动技术。从摆动和支撑两个阶段髋关节位移占总位移距离的比例上看，两名俄罗斯运动员较为相似，摆动阶段和支撑阶段的比例分别占60%和40%左右，可以称之为“黄金比例”，如果这两个比例值偏差较大说明髋关节的技术存在问题。中国男子运动员中禇亚飞的摆动阶段位移比例较小，女子运动员中刘虹和石阳摆动阶段比例较小，杨亚伟则是支撑阶段比例较小，根据这两个阶段的比例关系，可以来判定运动员的髋关节技术在哪个阶段存在问题，这是改进髋关节协调运动的重要环节。
3结论
1）髋关节技术的运动特征是周期性的空间运动，特点是支撑腿髋关节向外自然前移，另一侧髋关节由上向下的弧形前旋运动，然后两髋交换运动形式推动身体不断前进，这种特征同中国竞走界普遍认同的水平面运动特征有着明显的区别。
2）髋关节在各方向的运动速度反映着竞走运动员的髋关节运动特征，中国运动员的髋关节在后摆阶段向下的摆动速度小于俄罗斯运动员，不利于获得较好的摆动势能及重心的稳定性。髋关节在左右方向上的分速度反映出中国运动员在髋关节的协调性存在问题，没有合理利用髋部运动的惯性，影响水平速度的保持。
3）中国运动员的竞走技术过于注重髋关节在水平面内运动幅度，对于髋关节绕矢状轴在额状面内的转动认识不够，导致摆动腿摆动幅度不够，不利于两髋的协调运动。
4）中国运动员同俄罗斯运动员髋关节总的位移距离存在差距，髋关节的位移距离在支撑和摆动阶段的比例是不同的，合适的比例可以反映运动员髋关节移动技术是否平衡，部分中国运动员的比例不合理，需要通过提高较差阶段髋关节位移的距离来提高髋关节总的位移距离。
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