精英级游泳运动员3000米自由泳的配速和运动学分析
中文游泳文献
2025-7-4 11:05
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摘要
摘要本研究旨在确定精英游泳运动员在3000米项目中的配速策略，并分析相关表现变化和配速因素。17名男性和13名女子精英游泳运动员在25米游泳池（20.7±2.9岁;807±54国际泳联积分）。分析包括：单圈性能、净游泳速度 ...
本研究旨在确定精英游泳运动员在3000米项目中的配速策略，并分析相关表现变化和配速因素。 17名男性和13名女子精英游泳运动员在25米游泳池（20.7±2.9岁; 807±54国际泳联积分）。 分析包括：单圈性能、净游泳速度 （CSV）、水下时间 （WBT）、水下距离 （WBD）、划水速率 （SR）、划水长度 （SL）和划水指数（SI），不包括：第一圈（0-50米）和最后一圈（2950-3000米）。 采用的最常见的配速策略是抛物线。与 下半场相比，比赛前半段单圈性能和CSV更快（p < 0.001）。与3000米的前半段相比，下半场的WBT、WBD、SL和SI有所下降（P < 0.05）， 当包括和排除男女的第一圈和最后一圈。 SR在男子比赛的后半段增加，当时第一圈和最后一圈被排除在外。 所有研究变量显示3000米的 两半之间有显著差异， WBT和WBD 的变化最大，表明疲劳对疲劳有负面游泳运动学影响。介绍最佳运动表现涉及决定如何在比赛中管理肌肉系统上可用的能量。在体育科学中，努力分布及其对最终表现的影响被称为配速或配速策略。配速受内感受（即生理、心理或生物力学）和外感受（即环境）因素影响1)。此外，配速策略是一种习得的行为，它依赖于来自内部受体的反馈。在这种情况下，可以使用不同的预先计划的策略来开发竞争性配速，以优化比赛期间的表现。节奏策略是任何比赛结果中要考虑的重要因素。出于这个原因，在跑步等循环运动中研究了配速、自行车或铁人三项。根据这些研究，配速策略不仅取决于运动，还取决于特定的距离和/或事件。关于游泳，由于水环境的限制，与陆地运动相比，性能分析有时是一个挑战，随着水中经历的流体动力阻力（即主动阻力）的大小随着速度的立方而增加，因此，采用最佳配速策略可能对游泳成绩结果发挥重要作用，因为比赛中较小的速度变化可能导致较低的能量消耗。在特定游泳赛事中显示的配速策略取决于比赛距离和划水。大量研究研究了不同游泳距离的配速策略，包括短距离（50 米和 100 米）、中距离（200 和 400 米）、长距离（800 和 1500 m）和开放水域游泳项目（5、10 和 25 公里）。此外，负（即渐进速度增加）、正（即速度降低）、偶数（即均匀速度）、J形（即，保守开始时最终速度增加较高）和抛物线配速策略（即快速开始，然后是均匀的中段和快速的结束突刺）已被确定用于不同的游泳项目和竞争对手。特别是在长距离泳池游泳项目（即 800 米和 1500 米）中，主要观察到抛物线配速策略，其中最快的圈速在比赛开始和结束时游动，而中间圈通常显示均匀的速度。因此，在其他长距离游泳比赛中可能会采用相同的抛物线配速策略，游泳运动员可以采用相同的策略来减少能量需求，从而延缓疲劳的发作。为了建立节奏策略，除了赛事每圈的分段时间，其他因素，如净游泳速度（CSV）和转身性能已经在长距离泳池游泳项目中进行了研究。对这些因素的分析提供了可能影响单圈性能的相关信息，尽管只有上述研究分析了长距离赛事中的转身性能。同样，泳姿力学（即泳姿速度[SR]和划幅[SL]）对游泳运动员的表现有直接影响，因为SR是1500米自由泳比赛中CSV的主要决定因素。因此，将所有这些变量（即单圈性能、CSV、转弯和划水力学）放在一起研究，可以对长距离游泳的配速策略进行详细分析。此外，游泳变异性分析提供了有关比赛表现中最小有价值的变化的有用信息。以前的研究已经分析了800米和1500米游泳赛事的变化，其中单圈表现和CSV显示出显着的变化。最近，一些游泳组织，如意大利或西班牙游泳联合会，将3000米比赛纳入一些泳池比赛项目，作为泳池长距离比赛（即800米和1500米）和极限开放水域项目（5公里、10公里和25公里）之间的中间距离。在这方面，尽管开放水域游泳具有不同的竞争环境，但在河流，湖泊或海洋中进行（世界水上运动，引文2023），同时与其他竞争对手一起游泳引文，3000米比赛可能对长距离泳池游泳者和开放水域游泳者都有用。事实上，一些游泳运动员同时参加泳池游泳比赛（即800米和1500米）和公开水域比赛，尽管在竞争环境中存在这些差异，但它们的多功能性。此外，据观察，最快的开放水域游泳者在中长距离泳池项目中具有更高的速度。然而，很少有人关注这个距离，因此精英游泳运动员在 3000 米比赛中使用的配速策略以及游泳力学和运动学因素如何影响配速仍有待阐明。它可以为训练和比赛的长距离游泳项目提供不同的见解，了解这些运动学因素（例如，转身性能或划水力学及其在比赛中的变化）如何影响表现，以及可以采取哪些措施来改进它。因此，本研究的目的是1）确定精英游泳运动员在3000米比赛中的配速策略，以及2）分析该赛事中表现和配速因素的变化。据推测，精英游泳运动员在 3000 米比赛中采用的配速策略将是抛物线式的，第一圈和最后一圈（最快圈速）的可变性更高。材料和方法参与者研究参与者是30名精英/国际游泳运动员（17名男性和13名女性），西班牙、法国或塞尔维亚国家游泳队的成员程序四次执行的协议是相同的。参赛者在3000米自由泳比赛前进行了自己的标准化热身。比赛在水中开始，游泳运动员在结束前100米处收到铃声通知。对于每个3000米项目，分析60圈。在每场比赛中，单圈表现都被认为是完成 50 米的时间。CSV 的计算在 10 到 20 米之间，每 35 米在 45 到 50 米之间，以避免从墙上推和接近墙的影响。每50米的CSV计算为所指两个区域的平均值。为了研究转身性能，分析了两个变量：水下时间（WBT）被认为是从与墙壁接触到头部破裂的喷水时间;和水下距离（WBD），即游泳者从墙上推开后覆盖的水下距离（m）。在3000米比赛中，共进行了119个转弯。但是，WBT和WBD被计算为每圈执行的两个转弯的平均值（总共60个）。为了分析划臂参数，通过考虑三个上肢周期除以该动作期间经过的时间并乘以 60 以考虑每分钟的划臂次数来获得 SR；SL由速度和SR之间的比率获得；划水指数（SI）计算为游泳速度和SL的乘积。每个动作参数由 10-20 米和 35-45 米之间的平均值计算，以获得每 50 米圈的每个变量。3000米比赛分为两部分：前半部分在0至1500米（即T0-1500米）之间，后半部分在1500至3000米之间（即T1500至3000米）。随后，对3000米比赛的两个半场进行了分析和相互比较。此外，还进行了分析，排除了上半场的第一圈（T0-50 m）和下半场的最后一圈（T2950-3000 m）。方法论游泳事件由安装在游泳池天花板上的游泳性能自动分析系统（ASPA）记录。ASPA系统由83台33.1080赫兹1080×1像素相机（Basler Aviator，Basler AG，德国阿伦斯堡）组成，这些摄像头位于游泳池的天花板走廊上，并通过以太网（2003GB）连接到PC工作站。使用视频拼接技术将视频信号添加到帧中，从而实时收集一系列帧，以分析游泳者在每个泳道（同时八条泳道）的活动。该系统是2003年和2013年游泳世锦赛。其他作者使用的类似图像识别算法，与手动收集相比，允许在很短的时间内收集事件时间并完成完整的事件处理。作者正在短期内验证ASPA系统的所有运动学变量。统计分析获得性能和配速变量的描述性统计量（平均值、标准差 [SD] 和 95% 置信区间 （CI））。用夏皮罗-威尔克检验检查分布的正态性。然而，当按性别区分时，膝上表现、CSV、WBT 和 SL 表现出非正态分布。出于分析目的，这些变量使用 Box-Cox 变换进行变换，因此应用了参数测试。进行配对样本t检验，以验证3000米比赛的第一半部分和下半部分之间所有变量的差异。效应大小（d）使用以下方法计算和解释建议（如果 0 ≤ |d| ≤ 0.5，则为小，如果 0.5 < |d| ≤ 0.8，则为中，如果 |d| > 0.8，则为大）。重复测量方差分析（ANOVA）用于评估配速变异性（即单圈性能和CSV），并使用Bonferroni事后检验检查每个成对之间的差异。计算变异系数（CV）以测量从一圈到另一圈计算的所有分析变量的变异性。使用3000米比赛每半场的平均值进行分析。由于精英游泳运动员的训练和比赛时间表，很难接触到这类参与者（即精英水平）。因此，获得了最大的样本，即未计算的样本量。使用社会科学统计包（SPSS 25.0，IBM公司芝加哥，伊利诺伊州，美国）进行统计分析，统计显著性水平设定为p < 0.05。表 1. 精英游泳运动员的单圈表现、净游泳速度、转身变量和划水参数的描述性统计数据，包括和排除 3000 米比赛的第一圈和最后一圈。根据正态分布或非正态分布，值分别表示为平均±标准差 [95% 置信区间] 或中位数和四分位距 （IQR）。 表 2. 男子精英游泳运动员的单圈表现、净游泳速度、转身变量和划水参数的可变性，以及 3000 米比赛前半段和后半程之间所有变量（包括和不包括第一圈和最后一圈）的比较。表 3. 女子精英游泳运动员的单圈表现、净游泳速度、转身变量和划水参数的可变性，包括 3000 米比赛前半段和后半程之间所有变量的比较，包括和不包括第一圈和最后一圈。3000米比赛的平均单圈成绩为男性32.05±0.92秒，女性33.88±0.95秒。与比赛后半段（T0-1500 m）相比，男性和女性（表2和表3)。在男女比赛中，与前半程相比，3000米比赛后半段的单圈表现和CSV都有所下降，无论是比赛的总成绩还是不包括第一圈和最后一圈。在男子游泳运动员中，单圈表现（F = 27.34; df = 59）和CSV（F = 19.97; df = 59）（表2)。第一圈比其他圈速（p < 0.001）快，最后一圈（p > 0.05）除外。最后一圈也比其他圈快（p < 0.05），除了前三圈（p > 0.05）（图1（a））。在女子游泳运动员中，单圈表现（F = 14.14;df = 59）和CSV（F = 13.24;df = 59）（表3)。最后一圈（p < 0.05）比3000米比赛后半段的其余圈速（即从第26圈到第58圈）更快。在这两种情况下，都显示了抛物线起搏曲线，其中中间圈数显示出积极的趋势（图1（a，b））。与不包括第一圈和最后一圈的分析相比，在单圈性能和CSV中获得的CV值在总比赛中更高（表2和表3).图1. 男子 （a） 和女子 （b） 精英游泳运动员在 3000 米比赛中的单圈表现和净游泳速度 （CSV） 变化。它表示在分析所有比赛的情况下两圈之间观察到的最高差异（p < 0.001）和排除第一圈和最后一圈时的最高差异（▲）。此外，它表示在包括和排除第一圈和最后一圈时在两圈之间观察到的最低 （#） 差异 （P > 0.05）。在男子转身表现方面，WBT和WBD在比赛的后半段较低，包括和不包括第一圈和最后一圈。在击球力学方面，与上半场相比，SL 和 SI 在下半场有所下降，无论是比赛的总成绩还是不包括第一圈和最后一圈。在SR中，当排除第一圈和最后一圈时，与第一圈相比，下半圈观察到增加（表2)。与不包括第一圈和最后一圈的分析相比，整个比赛的转身性能获得的CV值更高（表2和表3)。在女子转身表现方面，WBT和WBD在下半场有所下降，包括和不包括第一圈和最后一圈。在行程参数方面，SL和SI在分析整个比赛时在下半场下降，不包括第一圈和最后一圈。在SR中，在分析整个比赛时，3000米比赛的两个半场之间没有观察到差异，不包括第一圈和最后一圈（表3)。与不包括第一圈和最后一圈的分析相比，在行程参数中获得的CV值在整个比赛中更高（表2和表3)。讨论和影响本研究的目的是确定3000米自由泳比赛的配速策略，并分析精英游泳运动员的表现和配速因素的可变性。正如假设的那样，这些游泳运动员在 3000 米项目中采用的配速曲线是抛物线。与后半程（T0-1500 m）相比，比赛前半段（T1500-3000 m）的单圈性能和 CSV 更快。转身性能（WBT和WBD），SL和SI在下半年有所下降。然而，SR仅在男子比赛的后半段才增加，当时第一圈和最后一圈被排除在外。分析的所有变量在3000米比赛的前半段和后半段之间都显示出显着差异，在WBT和WBD中观察到的CV值最高。据作者所知，这是第一项分析精英游泳运动员3000米游泳的配速和运动学的研究。提供的运动变量信息可以作为长距离游泳项目训练或比赛的参考值，游泳运动员应减少运动学变化并控制他们在整个比赛中的努力。3000米游泳对于泳池和开放水域游泳者来说都是一个有用的距离，尽管应考虑竞争环境的特殊性。之前对游泳大师的研究仅分析了在3000米开放水域进行的平均时间。如图1所示，这群精英游泳运动员在3000米泳池项目中采用了抛物线策略。这些结果与之前对长距离游泳运动员进行的研究一致，例如800米女子精英游泳运动员或1500米。此外，抛物线轮廓也是中距离（即200米和400米）自由泳运动员通常采用的策略。尽管在本研究中，大多数游泳运动员都采用了抛物线曲线，但在一名女性游泳者中也观察到了负面轮廓（图2，游泳者2）。图2. 具有不同配速策略的两个相似结果的 3000 米中的单圈表现和净游泳速度 （CSV）。
图2中观察到的两名女子游泳运动员在3000米比赛中获得了相似的最终时间（32.5分钟）。游泳运动员 32 和 49 的平均单圈表现分别为 0.29 ± 32.48 秒和 0.28 ± 1.2 秒，相同的 CSV 值为 1.44 ± 0.02 米/秒。然而，游泳运动员 1 采用的配速策略是抛物线式的，比第二半场（32.35 ±± 0.17 秒）更快地执行比赛的前半程（平均单圈表现：32.63 ± 0.17 秒），而游泳运动员 2 使用的配速策略为负数，下半场的执行速度（32.27 ± 0.30 秒）比上半场（32.68 ± 0.17 秒）快。两位游泳运动员之间的节奏策略差异可能是由于游泳运动员 2（30 岁）的经验高于游泳运动员 1（23 岁）。事实上，运动员的经验已被强调为发展保持适当配速能力的基本因素。基于丰富的经验并根据赛事的具体特征，运动员制定理想的表现策略。在游泳中，由于在水中经历的流体动力阻力，配速策略可能比其他运动对表现的影响更大，因为速度的变化会增加游泳者的能量消耗。考虑到这些因素，长距离游泳运动员的适当配速将包括减少整个比赛中的速度变化。尽管有这些证据，尽管抛物线配速似乎是首选策略，但游泳者应该尝试找到最适合其个人特征的起搏策略。此外，在分析配速策略时，应考虑竞争环境，因为长距离游泳运动员可以参加泳池和开放水域赛事。与泳池项目相比，速度较快的开放水域游泳运动员采用负节奏，在比赛的最后一节增加了强度。同样，在铅组后面游泳产生的绘图策略可以降低能源成本。与开放水域相比，这一事实可能会影响在泳池中进行的节奏策略，因为在泳池比赛中，游泳运动员不会从落后于其他竞争对手的游泳造成的抽水中受益。比赛的开始和结束的强调强烈影响了第一圈和最后一圈的表现，影响了游泳比赛的整体节奏。因此，为了避免配速的重大变化，一些研究排除了这两圈。在这项研究中，游泳者在没有潜水的情况下进行了3000米比赛（即水中起跑）。然而，为了比较与长距离游泳运动员在类似研究中获得的结果，所有变量都分析了比赛的总距离，也排除了第一圈和最后一圈（表1)。这项研究的结果与以前的文献一致，因为即使在排除第一圈和最后一圈之后，在比赛的第一圈（T1500-50 m）和下半程（T750-750 m）之间的1450米处仍然观察到男性精英游泳运动员的显着变化。尽管排除了第一圈和最后一圈，但3000米比赛的前半场和下半场在单圈表现和CSV方面仍然存在显着差异（即性能下降）。这种高变化可能是由于在长距离赛事的多圈期间测量的参数之间的差异。因此，研究影响配速的其他因素对于深入分析游泳性能是必要的，例如本研究中分析的转身性能或划水力学。转身性能已在长距离游泳运动员中进行了简短的评估 和长水池。本研究获得的结果表明，在比赛的后半段，WBT和WBD有所下降，这与之前对1500米比赛的研究一致。然而，在短池中进行的3000米游泳项目的WBT和WBD获得的平均值低于在长道上进行的1500米自由泳比赛获得的平均值。在这方面，应考虑短程和长程转身性能分析之间的差异，其中短程转身次数比长赛道更快，尽管 25 m 池的平均转弯时间较短。在WBT和WBD中获得了所分析的配速因子的最高CV值，这与之前对1500米游泳运动员的研究一致，尽管在 3000 米比赛中的可变性更高。这可能是由于距离较长，因此转身次数更多，和/或分析的比赛数量更多（即 47 对 16 游泳表演）。考虑到转身时间对总比赛时间的巨大贡献，疲劳可以预期地解释转身性能的下降，这可以解释本研究中观察到的高度变异性。另一个需要考虑的重要因素是，当前研究的参与者中有60%是开放水域游泳者，这可能会影响转弯性能。由于在开放水域项目中不存在转弯，因此在3000米比赛中WBT和WBD的高度变化也可以解释为开放水域游泳运动员面临的不同竞争环境。无论如何，转弯性能结果与其他研究一致，在这些研究中，精英游泳运动员在长距离比赛中无法保持类似的转弯模式。游泳速度是SR和SL之间相互作用的结果。在长距离项目中，划水参数直接影响游泳配速，将SR视为负责1500米男子游泳运动员CSV的主要因素。然而，在3000米中获得的结果表明，当第一圈和最后一圈被排除在分析之外时，男性游泳运动员的SR增加。可以推测，尽管在后半段获得了更高的SR值（37.73±2.72冲程/分钟），但第一圈获得的较高值（41.82±3.37冲程/分钟）相对于最后一圈（40.27±3.73冲程/分钟）导致上半圈的平均SR比第二圈增加更大。这可能导致另外两个相似的方法（当包括第一圈和最后一圈时），得出错误的结论，即两半的SR没有显着差异。但是，如果最后一圈的SR与第一圈的SR相同，则在包括和排除第一圈和最后一圈时将观察到相同的差异。关于SL和SI，在3000 m的后半部分观察到显着下降，可能是由于疲劳引起的在水中施加力的能力受损（Ruiz-Navarro等人，引文2020），SL在整个比赛中逐渐下降（图3，4）。SL的维持可能是长距离游泳运动员在比赛后半段增加CSV的重要因素。此外，在3000米男子比赛中获得的平均SL和SI值也低于男子游泳运动员在800米和1500米比赛中获得的结果。从这个意义上说，每个游泳者都会根据游泳距离选择最佳的泳姿相互作用，这似乎是相当个性化的。图3. 男子游泳运动员3000米比赛中的转弯性能（WBT和WBD）和泳姿参数（SR和SL）变化。左侧面板包括所有圈数，右侧面板不包括第一圈和最后一圈。在两个面板中，它表示两圈之间观察到的最高（*）差异（p < 0.001）。此外，它表示在排除和包括第一圈和最后一圈时在两圈之间观察到的最低 （#） 差异 （p > 0.05）。图4. 女子游泳运动员3000米比赛中的转弯性能（WBT和WBD）和泳姿参数（SR和SL）变化。左侧面板包括所有圈数，右侧面板不包括第一圈和最后一圈。在两个面板中，它表示两圈之间观察到的最高（*）差异（p < 0.001）。此外，它表示在排除和包括第一圈和最后一圈时在两圈之间观察到的最低 （#） 差异 （p > 0.05）。
由于3000米游泳比赛是介于泳池长距离和开放水域游泳之间的中距离项目，未来的研究应考虑对长距离泳池3000米游泳比赛的分析，以比较短程游泳的结果。目前研究的局限性在于3000米比赛的日期不同，这可能会影响由于游泳运动员在赛季中不同的表现状态而获得的结果。此外，必须评估人体测量和生理变量，以便从游泳者那里获得更多信息，并将其与游泳运动学联系起来。重要的是要强调转弯性能提供的信息，因为很少有研究分析长距离游泳项目中的这些变量，尽管它的作用可能对整体表现至关重要。这可以为训练和比赛提供不同的见解和进一步的实用信息，了解精英游泳运动员在这些赛事中的表现如何受到影响。结论大多数精英游泳运动员在3000米比赛中采用的配速策略是抛物线式的。比赛的前半部分比下半场快，后者的圈速性能和CSV下降。在转弯性能和冲程力学方面，与3000米的前半段相比，下半场的WBT、WBD、SL和SI较低。此外，SR在男子比赛的后半段有所增加，当时不包括第一圈和最后一圈。所有变量在两半之间均表现出显着差异，在轮流表现中观察到的最高CV值表明疲劳对游泳运动学产生了负面影响。
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