短跑运动的演变及其训练系统趋势概述
翻译自：新）
作者：尼科斯、李、德里克
黄嘉敏
研究方向：中长跑、中长跑体能/康复训练
译者注：本文经原期刊《New in 》同意发表。
: 与新的
关于作者
Nikos：博士，加拿大多伦多大学运动与体育学院副教授。 拉伸疗法和微拉伸技术创始人，《田径新研究》顾问编辑。
李：网站创始人，这是一个关于田径训练的网站。
Derek：主要研究冲刺训练、速度训练、康复训练。 在其个人网站上传播相关信息： 和 。
冲刺是人类在没有辅助的情况下表现出的一种高速运动能力。 多种运动（足球、篮球、橄榄球）都需要短距离快速奔跑的能力，这些运动要求运动员能够快速到达标记或超越对手。 对于短跑项目，运动员需要达到并保持最大速度，以便在最短的时间内跑完特定的距离。
本文的目的是对短跑运动进行概述，为进一步的研究奠定基础。 本文主要涵盖：
短跑的历史
短跑比赛肯定在有记录之前就已经存在了，但最早有记录的短跑比赛始于公元前776年的古希腊奥运会。 在最初的几个版本中，游戏中唯一的项目是从体育场的一端跑到另一端，这被称为： 。 它也是一种计量单位，其距离约为160米至210米。 一般认为，古希腊奥运会短跑比赛的距离是192米。
第一届现代奥运会（仅限男子）于 1896 年在雅典举行，比赛项目为 100m 和 400m； 四年后的第二届巴黎奥运会又增加了200米的项目。 比赛距离从18世纪末到19世纪从英制单位演变而来：100码变成100米，220码变成200米，440码变成400米。 奥运会其他新增短跑比赛项目及设立日期如下：
现代田径运动中最短的赛事为 60 米，并且仅在室内进行。 但在不同时代、不同地区，曾有过55米、50米甚至50码（45.72米）的比赛（并且这些项目的记录都被保留下来）。 400米是最长的短跑项目。 在其他非正式比赛中，还有150m、300m和500m的比赛。
短跑比赛规则
国际田联对于男子和女子个人和接力项目的规则是相同的。 400米以下的比赛必须使用起跑器和蹲起技术。 比赛开始时，发令员宣布：“各就各位”，然后是“出发”。 第一个命令响起后，运动员站在起跑线前，双手和至少一个膝盖着地，双脚落在起跑器的踏板上。 “准备”的口令响起后，运动员们立即抬起身体，只有手和脚分别接触地面和起跑架。 当所有运动员准备就绪后，发令枪响，比赛开始。
根据比赛规则，“当确定运动员已做好最终起跑位置时，在听到发令枪响之前，不得做出任何起跑动作”。 开枪前移动将被判定为抢跑，任何被认定为抢跑的运动员将被取消比赛资格（2010年之前，运动员可以抢跑）。 准备姿势完成后，如果运动员以声音或身体抽搐干扰其他对手但完全不动，将受到警告，第二次违规将被取消比赛资格。
室外短跑比赛分为分道。 运动员必须在指定跑道上跑步，如果跑出自己的跑道，通常会被取消资格。 如果运动员只是短暂地超出自己的泳道，但不会因此而造福或干扰其他运动员，裁判可以决定不取消该运动员的比赛资格（在弯道上跑时进入内侧泳道被视为利润，而跑出泳道则被视为利润）。不被视为利润）。 室内400米跑中，运动员跑过前两个弯道后，才允许进入内泳道。
白线代表比赛的终点线。 运动员按照躯干有效部位（头、颈、臂、腿、手、脚除外）接触终点线后缘的顺序进行排名。
短跑比赛装备
短跑比赛的重要装备包括：跑鞋、发令枪、起跑器和计时系统。
跑鞋
鞋钉最早出现在1850年左右。对于短跑比赛，鞋钉一般都尽可能轻，因此鞋底或鞋跟上几乎没有衬垫； 而中跑鞋或越野跑鞋则有一定的衬垫，重量稍重，有利于长距离比赛。 适度减少着陆时对地面的冲击。 鞋钉安装在鞋的脚趾处，有助于运动员在跑步时使用脚趾。 这种设计方法旨在提高抓地力，让运动员每次落地时都能集中力量。 没有鞋钉，推动运动员前进的力量就会消失。 田径规则允许运动员每只鞋最多可以有八个钉子。
发令枪
空白弹药筒传统上用于短跑比赛，为运动员提供出发的声音信号，并为计时裁判提供烟雾信号。 高水平的田径比赛采用电子计时，发令枪一响，就会向计时系统发送电信号。 慢慢地，游戏转向了不需要弹药筒的电子枪，并且电子枪也向计时系统发送信号。 枪声也通过运动员身后的扬声器播放，这解决了距离发令员较远的运动员比距离较近的运动员晚几毫秒听到枪声的问题。
起跑器
起跑器的发明需要归功于1929年澳大利亚人布斯和他的父亲。在此之前，运动员们都是用铲子在煤渣跑道上挖一个洞来完成蹲伏起跑。 直到1937年，国际田联才允许使用起跑器，并在1948年伦敦奥运会上首次正式使用。 如今的起跑器中植入了压力感受器，可以检测运动员的推力。 当这个接收器可以计算出运动员对发令枪的反应时，如果运动员的反应时间短于0.1秒，则在发令枪响之前就被认为已经出发，会被判定为抢跑。 在高级别比赛中，发令员和/或召回员需要佩戴与起跑台相连的耳机设备，如果提前出发，可以通过耳机设备接收信号。
计时系统
在田径运动发展初期，便携式秒表是短跑比赛的专用计时装备，目前仍在一些发展中国家和低级别比赛中使用。 然而，用秒表计时很容易出现误差，统计学家发现，在100米和200米比赛中，这个误差可以大到0.24秒。 已知最早在田径比赛中使用全自动计时设备是在1928年，1977年全自动计时设备成为国际田联高水平比赛计时和承认世界纪录的必需品。 现代全自动电子计时使用摄像机或高频数字线扫描摄像机，捕捉每位运动员冲线时的图像，并通过计时器（用发令枪的信号）进行校准。 拥有全自动计时设备，官方计时可精确到百分之一秒。 第三种官方认可的计时设备是传感器计时，运动员携带一个芯片，当他或她冲过终点线时会发出信号，但在冲刺中不使用。
手臂摆动
运动员的手臂摆动对于维持躯干稳定性起着重要作用。 当下肢摆动时，躯干会旋转，摆臂正好抵消旋转力，最大限度地减少能量浪费。 积极的手臂摆动也有助于增加着陆时力的垂直分量，但向后摆动会抵消身体向前的力。
能量代谢系统
为肌肉收缩提供能量的三种能量系统（有氧、乳酸和 ATP-CP）参与整个短跑比赛，尽管有氧系统在其中起着次要作用。
对于100米以内的赛事，ATP-CP（三磷酸腺苷-磷酸肌酸）是主要供能系统，主要为短暂的、爆发性的运动提供能量，但其供能能力在10秒后会大幅下降（但不完全的）。 该系统既不需要产生氧气，也不需要产生乳酸。 训练方式为重复性高强度运动（2-8秒），间歇时间长短根据运动员的完全恢复情况而定。
乳酸能量系统，也称为无氧系统或糖酵解系统，现在对于持续时间超过 10 秒的运动越来越重要。 因为它不仅可以通过分解糖原来提供能量，还可以通过产生乳酸来提供能量。 系统并不需要利用氧气来提供能量，但如果想要排除掉供能过程中产生的代谢废物，就需要氧气和时间，所以随着时间的推移，就会限制身体持续高位运转的能力。 -强度锻炼。 开发泌乳系统的训练方法包括重复性高强度运动，其间隔长度只能部分恢复。
图 4：随着时间的推移，三个能量系统各自提供的能量百分比，该图假设运动员以最合理的强度进行锻炼
短跑比赛的不同阶段
冲刺赛可分为五个阶段：起跑、加速、过渡阶段、最大速度阶段和速度维持阶段。 不同短跑项目的差异主要体现在：比赛距离逐渐延长，步数增加，对节奏控制的要求提高。
只有在所有阶段都采用有效的加速和平稳的运动技术才能达到并保持最大速度。 如果运动员在比赛开始时不能熟练地保持正确的身体姿势，那么随着比赛的进行，就会逐渐影响后续阶段的衔接并产生问题。 这个需要通过大量的训练来解决。 在此期间，通常需要提高力量、冲刺技术、速度耐力和心理素质，以满足各个阶段比赛的身体要求。
图5为2009年第12届柏林田径世锦赛上牙买加选手尤塞恩·博尔特打破100米世界纪录（9.58秒）时全过程各阶段数据，其中起步阶段和加速阶段合并展示。
图5：尤塞恩·博尔特各赛段跑出9.58秒100米世界纪录数据
开始
运动员对枪声的反应以及对起跑器施加的蹬踏力对冲刺的最终表现有重要影响，特别是对于100米以内的项目。 开始阶段的任务是生成水平速度和身体位置，将运动员过渡到随后的加速阶段。 遵循“准备”命令，运动员抬起臀部并尽可能向前倾斜，但不要移动。 随着枪声响起，双脚踩在踏板上，躯干逐渐直立起来。 将双手抬离地面并前后交替。 后踢腿要短而有力，以便腿能快速向前迈进，而前踢腿则要轻而长。
加速
运动员在加速阶段的前10-12米或前7步可加速到最大速度的75%。 一旦射门，脚后跟产生的“活塞运动”对于踢出拦网后的最大身体位移非常重要，而胫骨与脚成 45 度角进一步促进了这种效果。 此外，每次推离地面时，躯干角度与小腿角度相同。 加速阶段，落地点不要超过身体重心，使身体处于前倾位置。 要执行此技术，您需要用下半身用力向后推，同时大幅摆动手臂以抵消向前摔倒的力量。 如果运动员的发力方向垂直向下，就无法为他提供向前的推力。 当胫骨垂直于地面时，表明加速阶段基本结束。 此时躯干仍稍前倾，上肢的摆动仍较大，以抵消身体轻微前倾的力量。
过渡阶段
过渡阶段开始时，落地时胫骨与地面垂直，此时躯干仍稍向前倾，但会逐渐上升，直至也与地面垂直。 这个阶段发生在 12 米到 35 米（或 17 步）之间，在此期间运动员将速度从最大速度的 70% 增加到 90%。 随着躯干变得更加直立，加速度相应减小。
最大速度阶段
大多数高水平比赛的生物力学分析报告显示，女子百米跑的最大速度出现在50-60米，而男子百米跑的最大速度出现在60-70米。 在200米和400米跑中，达到最大速度的时间略有延迟。 在最大速度阶段，运动员以高重心奔跑，躯干垂直于地面。 除了跑姿之外，手脚的协调摆动以及支撑周期短也是这个阶段的特点。 高步频可以减少下肢对地面施力的时间长度，理论上可以提高身体的前倾能力； 高效的手臂摆动还可以最大限度地提高身体的前倾力。
保持速度阶段
美国教练汤姆将维持速度阶段定义为“缓慢减速”的过程。 因为即使是世界顶尖的短跑运动员也无法保持99%-100%的最大速度直到100米比赛或更长距离的比赛结束。 这一阶段的任务是保持步幅（运动员的本能反应是增加步幅，从而降低步幅），而做到这一点既需要专注力，又需要速度耐力。 能够保持接近个人最高速度的运动员在比赛中似乎会加速远离对手，就像博尔特打破世界纪录时的情况一样（图5），而实际上是其他人在改变。 慢的。
短跑损伤
人们认为，运动损伤的原因可分为两类：内因和外因。 内在原因是由单一事件（突然的，例如短跑中的腿筋拉伤）或过度使用（急性或慢性的，例如中长跑训练）引起的自伤。 外因是指外力造成的损伤。 这种外力可以是由人（如橄榄球中的拦截）、器材（铅球、标枪）、车辆（机动车辆）或外部环境（高位跳水）引起的。 表1、图6、图7对田径项目受伤情况及其部位进行统计。
表1：常见运动损伤及其在各项目中的位置
图 6：常见运动损伤及其在每个项目中的位置
图7：短跑项目中常见的运动损伤及其部位
在最近一届田径世锦赛上，博尔特在4X100米接力决赛中遭遇了内伤——腿筋拉伤。 这并不奇怪，因为腿筋拉伤是田径运动中最常见的运动损伤，尤其是在跳短项目中。 研究已证实，着陆时力的水平分量除了可以预测加速和冲刺表现外，还反映了髋伸肌（臀肌和腿筋）上的压力。
研究发现：随着跑步速度逐渐提高到最大速度（≥7m/s），伸髋肌和屈膝肌将发挥主要作用，并在摆动和落地阶段被高度激活。 尽管对腿筋拉伤进行了大量的生物力学研究，但受伤率并没有降低。 此外，髋伸肌过去的受伤经历对于预测运动员是否会再次受伤也很重要，这表明累积的肌肉损伤对腿筋肌肉拉伤有重要影响。 博尔特的伤势很可能就是这种情况，他在 2016 年因腿筋受伤接受了治疗。
发展现状
在技术和创新主导社会和经济发展的时代，教练和运动员也在寻找提高短跑成绩的方法也就不足为奇了。 问题是：短跑运动真的因近年来的创新和新趋势而发生变化吗？
如果分析现代短跑的生物力学，你会发现该项目最基本的运动学和生理学要求并没有改变。 但如果你想跑得更快，你需要考虑具体的要求。 首先要考虑的是一个基本参数：重力。 只要运动员在这个星球上跑步，或者在一个大小、大气成分和气候相似的星球上跑步，基本规则都是一样的。
但本文还有两个问题值得探讨：高水平运动员的身体状况和他们使用的装备。
从进化上来说，自从20万年前人类第一次在地球上行走（或跑步）以来，人体并没有发生太大变化。 对于当时的人们来说，跑步是生存的需要，而不是追求竞技的竞争。 但他们的生理机能并没有因为跑步而发生巨大的改变，而我们仍然面临着和我们的祖先一样的生理极限挑战。 不过，目前要研究的问题是什么体型最适合短跑，并以此为基础制定选择标准。
回顾历届男子100米奥运冠军，我们可以发现强壮的运动员（鲍勃·海耶斯（美国，1964年）、（苏联，1972年）、莫里斯·格林（美国，2000年）等）和骨瘦如柴的运动员（杰西·欧文斯（杰西·欧文斯（Jesse Owens））美国，1936年）、阿明·哈里（德国，1960年）、卡尔·刘易斯（美国，1984年、1988年等）都能够成功，现役奥运会冠军、世界纪录保持者博尔特身高196厘米，身体摆动幅度大WATTS等人利用体重指数倒数（RPI；身高除以体重的立方根）分析了1900年至2010年间女子和男子世界级短跑运动员的成绩发展，发现最成功（最快）的短跑运动员往往又瘦又高，这些运动员的RPI指数值较高。博尔特和其他体形相似的运动员的成功表明，尽管四肢较短的运动员频率较高，但四肢较长的运动员可以产生更多的力量。
这种趋势会永久持续下去吗？ 或者下一个男子100米世界纪录会被一位身材矮小但爆发力强的运动员打破吗？ 只有时间会告诉你答案。
当谈到齿轮纹理时，它就变得更加清晰。 今天的运动员肯定比过去的运动员更快，但他们不是赤脚在自然表面上跑步，那么他们真的比过去的运动员更好吗？ 早期的短跑装备包括煤渣跑道和专为煤渣跑道设计的重型钉鞋。 煤渣由煤或木材燃烧而成，并添加到其他天然土壤中，以改善跑道的干燥度。 20世纪60年代，塑料（聚氨酯）跑道开始流行，最初只出现在大型体育场馆中，现在随处可见，至少在发达国家是这样。 在塑料跑道时代的早期，短跑世界纪录的大幅提高并不奇怪，特别是1968年墨西哥城高原奥运会进一步提升了成绩。
运动员踏上塑胶跑道后就会感受到其明显的优势。 它更稳定、更有弹性，而煤渣或草的缓冲效果更好，并且反弹最小。 运动员在塑胶跑道上施加的力越大，下一步向上和向前运动的效果就越好。 此外，现代的短跑跑鞋比过去更轻、更硬，以利于能量回收。
如果过去的运动员还活着并且处于最佳状态，他们在现代赛场上能做什么呢？ 对此，我认为：对于1936年奥运会上跑出10.2秒夺冠的欧文斯和2013年世锦赛上的博尔特来说，仅从他们各自的比赛成绩推断，两人之间的差距至少有4米，但如果两人都在同一个赛场上比赛的话，那么欧文斯就只落后博尔特一步了。 既然不可能安排两个人进行这样的比赛，那么也可以让当今的高水平短跑运动员在煤渣跑道上跑步，观察他们的排名和成绩是否与在塑料跑道上跑步时相似。
我们已经知道的是，由于在塑料跑道上跑步时的垂直位移比在其他跑道上更大，精英短跑运动员的跑步技术必须相应改变。 那么问题来了，短跑运动员的训练理念是否因为田径鞋和跑鞋的发展而改变呢？ 至少可以肯定的是，由于现在跑道的弹性更大，运动员在站姿期间的跑步技术趋于逐渐前倾，这使得他们的下半身踢腿更有力。 而且随着跑鞋和跑道的进一步发展，教练员和运动员的跑步技术也将进一步提高。