（运动人体科学专业论文）优秀男子轻量级赛艇运动员速度——疲劳时间关系模型的优化.pdf

墨冒优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系摸型的优化 摘要 摘要 引言：根据临界功率( 速度) 理论，运用数学模型的方法来描述受试者的速 度和疲劳时间关系，并定量评价运动员有氧、无氧能力，为赛艇运动领域的体能 测试和训练提供了新的手段。现有三类不同的临界速度模型，包括双参数双曲线 模型、三参数双曲线模型或三参数指数模型。目的：本文的研究目的在于，考察 利用6 次运动测试( 2 5 0 m 、5 0 0 m 、8 0 0 m 、1 0 0 0 m 、1 5 0 0 m 和2 0 0 0 m 测试) 建立 临界速度模型的有效性；评价这几种不同的临界速度模型在赛艇测功仪运动中的 应用，并观察利用较短时间的运动测试对2 0 0 0 m 赛艇测功仪成绩的预测效果。 方法：1 1 名中国国家赛艇队现役男子轻量级运动员在赛艇专项测功仪上完成6 次运动测试。对每次运动测试后获得的疲劳时间、平均功率、即刻心率和血乳酸 值进行比较。将两种不同的运动测试模式( 2 5 0 1 5 0 0 m 测试；2 5 0 - - 2 0 0 0 m 测试) 获得的计算值分别代入这三类模型。结果：运动测试后获得的疲劳时间、平均功 率、即刻心率、血乳酸值的变化情况，说明6 次运动测试的设定符合人体能量代 谢的规律；加入2 0 0 0 m 测试可使模型的相关系数增大，标准估讨误差( s e e ) 减 小，的确会对三类模型获得的c v 值( c r i t i c a lp o w e r ) 、a w c 值( a n a e r o b i cw o r k c a p a c i t y ) 或a 值和v 。x i l n 。l 值( 个体所能达到的最大速度) 产生一定水平的影响。 结论：利用6 次运动测试建立的模型是有效的；在描述男子轻量级赛艇运动员速 度和疲劳时间关系方面，加入2 0 0 0 m 测试可提高模型的准确性；从生理学角度 来看，当使用本研究相同的赛艇测功仪和运动测试模式时，三参数模型在数学建 模和预测2 0 0 0 m 成绩上可能优于双参数模型。 关键词有氧能力无氧能力赛艇测功仪临界功率临界速度数学建模 囝优秀男子轻量级赛艇运动员j 鏖j 童一疲劳时帕j 差垂塑型盟些 a b s t r a c t i n t r o d u c t i o n ：i na c c o r d a n c ew i t ht h ec r i t i c a lp o w e r ( c r i t i c a lv e l o c i t y , c v ) c o n c e p t t h em a t h e m a t i c a lm o d e l sw e r ea p p l i e dt od e s c r i b et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nv e l o c i t y a n dt i m et of a t i g u e ，a n dt oe v a l u a t et h ea e r o b i ca n da n a e r o b i cc a p a c i t yo fr o w e r si n r o w i n ge r g o m e t e rd a t a an e wm e t h o d h a s p r o v i d e d f o r c a r r y i n g o u t p h y s i c a l e f f i c i e n c y t e s t sa n dt r a i n i n gi n r o w i n g t h e r ea r et h r e e d i f f e r e n tc vm o d e l st h a t i n c l u d i n g t h e t w o p a r a m e t e rh y p e r b o l i c m o d e l ，t h et h r e e - p a r a m e t e rh y p e r b o l i c m o d e la n dt h et h r e e p a r a m e t e re x p o n e n t i a lm o d e l p u r p o s e ：t h ep u r p o s e so ft h i s s t u d yw e r et ov e i l f yt h em o d e l i n gf r o mu s i n g2 5 0 mt o2 0 0 0 mp r e d i c t i n gt r i a l s i n r o w i n ge r g o m e t r y , a n dt oe v a l u a t ed i f f e r e n tc v m o d e l sa p p l i e dt or o w i n ge r g o m e t r y , a n dt oi n v e s t i g a t ep r e d i c t i o no fp e r f o r m a n c et i m ei na2 0 0 0 mr a c eb a s e do nr e s u l t s f r o ms h o r t e rt r i a l s m e t h o d s ：e l e v e ne l i t el i g h t m a nr o w e r sp e r f o r m e ds i x r o w i n g e r g o m e t e rt e s t s e s t i m a t e so ft i m et of a t i g u e ，a v e r a g ep o w e r , h e a r tr a t ea n db l o o d l a c t a t ed e r i v e df r o me a c ht r i a lh a v eb e e nc o m p a r e d v e l o c i t ya n dt i m et of a t i g u ed a t a f r o mt h e2 5 0 mt o1 5 0 0 mt r i a l sa n df r o m2 5 0 mt o2 0 0 0 mt r i a l sw e r ef i tt ot h et h r e e d i f f e r e n tm o d e l sr e s p e c t i v e l y r e s u l t s ：t h ev a r i a n c ei nt i m et o f a t i g u e ，a v e r a g e p o w e r , h e a r tr a t ea n db l o o dl a c t a t ev e r i f yt h em o d e l i n g i nt h i sp a p e r i n c l u d i n gd a t a f r o mt h e2 0 0 0 m p r e d i c t i n gt r i a lg e n e r a l l yr e s u l t e di ns m a l l e rs e e r s t d e r r o ro ft h e e s t i m a t e ) a n dh i g l l e rr 2 ，a n dd i da f f e c tp a r a m e t e re s t i m a t e s ，s u c ha sc v 、a w c ( a n a e r o b i cw o r kc a p a c i t y ) o ra a n dv m 。j i m a l ( t h e h i g h e s tp o s s i b l ei n s t a n t a n e o u s v e l o c i t yt h ea ni n d i v i d u a lc a na t t a i n ) d e r i v e df r o me a c hm o d e l t i m ef o ra2 0 0 0 m r a c ew a sp r e d i c t e ds t a t i s t i c a l l yb e t t e ru s i n gt h et w o p a r a m e t e rm o d e lf r 2 = 0 9 4 8 、 t h a nu s i n gt h et h r e e - p a r a m e t e rm o d e l 限。= o 9 2 5 ) ，b u tt h et h r e e - p a r a m e t e rm o d e l a p p e a r e dm o r er e a s o n a b l ep h y s i o l o g i c a l l y c o n c l u s i o n ：t h ec vm o d e l sa r ev a l i d d e r i v e df r o mt h es i xp r e d i c t i n gt r i a l si nt h i s p a p e r i ti sn e c e s s a r yt oi n c l u d et h e 2 0 0 0 m p r e d i c t i n gt r i a l t od e s c r i b ea c c u r a t e l yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nv e l o c i t ya n d t i m et o f a t i g u e i n l i g h t m a nr o w i n g f r o m a p h y s i o l o g i c a ls t a n d p o i n t ，t h e t h r e e - p a r a m e t e r m o d e l sa r e s u p e r i o rt ot h et w o - p a r a m e t e rm o d e l si nm o d e l i n g 冒昌优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时问关系模型的优化。b 。i r a 。f m a t h e m a t i c a l l ya n dp r e d i c t i n gt h ep e r f o r m a n c eo f2 0 0 0 m r a c ef o rr o w i n ge r g o m e t r y a n dt h et e s tt r i a l su s e di nt h ep r e s e n ts t u d y k e y w o r d sa e r o b i cc a p a c i t ya n a e r o b i c c a p a c i t yr o w i n ge r g o m e t r y c r i t i c a lp o w e rc r i t i c a lv e l o c i t ym a t h e m a t i c a lm o d e l i n g 昼冒优秀男子轻量绂赛艇运动员速度一疲劳时问关系模型的优化 n q苦 l 前言 1 1 文献综述 1 1 1 临界功率测试理论及其发展历史 早在1 9 2 7 年，h i l l 通过分析前跑项世界记录，描绘出成绩与功率之间的双曲 线关系图，这标志着临界功率理论的思想雏形出现。在此后很汝的段时间内， 这一方法并未受到重视，直到1 9 6 5 年m o n o d 等n 】对这一方法进行了深入研究，并 使其进一步得到完善。他们通过观察不同肌群的3 5 次重复性力举练习，建立了 疲劳时间与功率输出之间的线性和非线形关系模型。t 9 8 1 年m o r i t a n i 等人【2 】在功 率自行车上，对人体( 整体) 进行了功率一疲劳时间关系的研究。在此后的研究 中，临界功率测试理论得到进步的发展，将在下文中体现。 理论上假设，在高强度持续运动中，机体从丌始运动到力竭的时f n j ( t l i m ) 与输 出功率( p ) 之间的关系可由下面的公式表示：w u 。= p + t 。= a + b * t l i m ( w l i m 表示 总功) t u m = a 。= 了州 其中，b ( 渐进线) 等同于c p ，或是机体疲劳阈f 3 1 。曲率a 表示一个恒定的功，( 这 一个恒定的功由高于c p 的功率来完成，无论是否由a w c 来完成【4 】) 。当( p b ) 趋 近于零的时候( 即功率在等于或低于c p 的时候) ，至少在理论上人体的运动将无 限制的进行下去【2 11 5 。1 9 9 6 年c a p o d a g l i o 等 6 】对三名瘫痪患者进行手摇柄测功仪 的测试，得出功率一疲劳时间的线形关系。因此，理论上我们可以将公式一转化 为下面这个公式【2 】： p = a t u 。+ b( 公式二) 其中p 表示输出功率，t l l 皿表示持续时间。线段的斜率a 相当于c p ，而线段与y 轴 的交点b 相当于a w c 。此后，国际上公认，临界功率测试理论即通过一系列全力运 动测试建立起来的疲劳时间与输出功率之间的双曲线关系，进而在此基础上得出 疲劳时间与输出功率之间的线形关系，并从中得出两个参数a w c ( a 朐e r o b i c 1 冒墨优秀男了轻量级赛艇运动员速度一疲劳时问关系模型的优化 前言 w o r kc a p a c i t y ) 和c p ( c r i t i c a lp o w e r ) ，进而通过这两个参数对机体的运动能 力进行综合的评价。研究表明，a w c 可看作是一1 定的高能磷酸化合物的能量储备 量和肌肉组织中糖原代谢( 有氧或无氧) 的能量储备量【1 】【2 】oa w c 与各种无氧代 谢能力指标( 氧亏、w i n g a t e 测试功率值、最大血乳酸值等) 显著相关；而c p 则 表示机体的有氧代谢能力，c p 与各种有氧代谢指标( v o ：m a x 、个体无氧阈、气体 无氧闽、乳酸闽、肌电图疲劳阈( e m g ) 等) 显著相关。上述研究为c p 和a w c 分别 反映人体两种不同的代谢能力提供了证据。 我们通常把临界功率定义为达到机体疲劳的时间和输出功率之间的线性关 系的斜率，即肌肉维持长时间运动不疲劳时，时问与功率所能达到的最高比率， 显而易见，c p 的大小反映了个体运动能力的差异。因此，临界功率测试理论可 用于评价运动员个体综合运动能力( 主要为无氧和有氧代谢系统的综合能力) ； 此外，h o u s h ( 1 9 8 9 年) 、s c a r b o u g h 等( 1 9 9 1 年) 、h i l l ( 1 9 9 5 年) 7 1 研究表明， c p 也可作为一种最：犬有氧能力训练的强度，并用于运动员训练之中。 1 1 2 c p 和a w c 重复测定的可靠性 一个测试方法的重复性和可靠性不仅表现为单次测试的完成情况，也表现为 此方法对于重复进行的测试所产生差异的评定效果吼研究表明，c p 与a w c 的重 复实验在一定程度上可能受到饮食和训练等因素的影响，如体内糖原耗尽的情况 下进行练习，a w c 将下降【9 】；但如果在补充肌酸或肌酸一糖化合物的情况下进行 练习，受试者的a w c 将升高f l o 】1 1 1 】。耐力训练和高强度的间歇训练1 3 i 将使c p 的 功能增加，但a w c 的功能没有显著变化。同时有报道：进行六周的抗阻力练习( 力 量练习) 将使a w c 增强但c p 保持不变 1 4 】。但在外部条件大致相同的情况下，c p 和 a w c 重复测定的可靠性还是比较高的。见表1 。 表lc p 与a w c 重复测定的可靠性 2 盈优秀男子轻量纽赛艇运动员速度一玻劳时间关系模型的优化前言 1 1 3c p 和a w c 评定机体运动能力的有效性 1 1 3 1 c p 与v 0 2 m a x 、乳酸阈、气体无氧阈和疲劳阈( 肌电图) 等 有氧代谢能力指标的相关研究 c p 反映人体有氧供能系统的内在特征，已有许多学者致力于用c p 估计最人 稳态功率值的有效性及其相关因素的研究。其中c p 与v 0 。乳酸闽和疲劳阈( 肌 电图) s 8 峰有氧代谢能力指标的相关研究已经受到广泛重视。早期的研究大多表 明，c p 与v 0 的相关性较高( c a e s s e r 等【3 】1 9 8 8 ：r = o 7 9 ，p e p p e r 等1 9 9 2 ：r - o 8 1 w a r ds a 等1 1 6 1 1 9 9 9 ：显著相关) ；但近期的一些研究表明，两者之间的相关性并 不高( d a v i dw 等1 9 9 9 ”】：r = o 4 l ，c o a t s e m 等2 0 0 3 1 8 j ) 。另外，关十c p 与乳 酸阈的研究，早期的工作表明，c p 与个体乳酸阈高度相关( m c l e l l a n d 等1 9 9 2 ： r = o 9 8 ) ，而且c p 与最大血乳酸稳态( m l s s ) 时的强度相当( g i n n 等1 9 8 9 ，w a k a y s h i 等【1 9 1 1 9 9 2 ，) 但是近几年研究者发现c p 与m l s s 时的强度并不一致【2 0 】2 l j 。 1 1 3 2 a w c 与w i n g a t e 测试、氧亏的相关研究 1 1 3 2 1 a w c 与w i n g a t e 测试 w i n g a t e 测试法 w i n g a t e 测试法通常用于无氧功率的测试，此方法于2 0 世纪7 0 年代中后期 由以色列w i n g a t e 体育学院研究与运动医学系推出。w i n g a t e 无氧功率测试被广 泛用于评定机体无氧功能和分析最大负荷练习后的机体代谢反应。其特点：简便、 高效、可靠、适应性强。 测试步骤概要： l 、准备活动，要求从心率1 5 0 1 6 0 次分开始，进行时间为2 4 分钟左右， 其间受试者必须从事2 3 次为时4 8 秒的快速全力踩车练习。然后休息 3 5 分钟。 2 、开始测试：受试者用脚踏车或手臂转动手摇测力器，以最大速度抵抗一 个恒定的阻力，持续运动3 0 秒。 3 圈 圈优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化 前言 3 、测试后的调整：进行2 3 分钟的递减负荷运动，防止晕倒现象发生。 评价指标：l 、无氧功率峰值( 6 5 秒) ；2 、平均功率；3 、动力递减率( 疲劳 指数) 。 仪器设备：专用测功仪或功率自行车等测功仪器和一块秒表。 从上世纪八十年代起，研究者进行了大量的关于a w c 和w i n g a t e 测试相关性 的研究，结果不尽相同，因此两者的相关性还有待于进一步的研究。见表2 。 表2a w c 与w i n g a t e 测试的相关系数的研究 1 1 3 2 2 a w c 与氧亏 理论上最大氧亏被作为定量评价机体无氧能力的方法( b e n g t1 9 9 0 年，p a u l 等1 9 9 5 年) ，h i l l 等i2 4 】人在1 9 9 3 年同时测定成年男女( 各1 3 名) 的a w c 和最 大氧亏，结果发现：对于女子a w c 和最大氧亏中度相关( r = o 5 5 ) ：对于男子斛c 和最大氧亏高度相关( r = o 7 8 ) 。在此后的研究中( 1 9 9 4 ) f 删，他们又通过三个 模型求出a w c 和最大氧亏均高度相关。 1 1 4 临界功率测试理论的应用 临界功率理论作为一种简便、有效的测试评价方法，受到了运动生理界和运 动训练界广泛的关注。在国际运动训练和生理研究领域，涌现出大量的关于临界 功率的研究，涉及的运动项目广泛，如自行车( h o u s h 等1 9 8 9 ；j e u k e n d r u p 等 4 囝优秀男了轻量级赛艇运动员速度一疲劳时问关系模型的优化 前言 1 9 9 6 2 6 1 ) 、跑项【4 1 2 7 11 2 8 2 9 1 、游泳等。在赛艇运动研究领域，许多研究者做了 大量的工作，如h a g e r m a n 等( 1 9 8 9 年) ，j e n s e n 等( 1 9 9 4 年) ，吴吴，( 1 9 9 5 年) 【3 0 】，s c h a b o r t 等( 1 9 9 9 年) 3 1 1 ，b e l l ，g k a r r w o o d ，d s y r o t u i k 等( 1 9 9 8 年) 3 2 1 。 1 1 4 1 评定机体有氧、无氧能力 根据不同的专项特点，许多研究者将临界功率转化为临界跑速( c v ) 5 1 、临 界游速【”1 ，建立相应的专项运动员个体模型，用于评定个体两种代谢能力( 有氧 代谢能力和无氧代谢能力) 和体能结构，以及监控运动员日常的训练( 例如，以 临界速度进行有氧能力的训练强度等) 。 1 1 4 2 预测个体的运动成绩 大量研究表明，利用短时间运动测试可以建赢运动员的个体临界功率模型， 并对其运动成绩进行预测。以卜列出了此领域研究的一些具有代表性研究的结 果。见表3 。 表3应用临界功率预测值与实测结果之间的相关 + ：p 0 0 5 ：+ + ：p 0 1 ( 引自曼昊1 9 9 6 捌) 1 1 5 临界功率理论的引入及其三类不同模型 1 9 6 5 年m o n o d 和s c h e r r e r 报道【1 1 ，通过不同肌群进行重复力举运动可得到 个体的功率疲劳时间之间的曲线( 非线性) 关系。进而，他们将这种双曲线 关系转化为总功疲劳时间之间的线性关系。此后，w h i p p 等【4 】通过一组运动 测试模型，提出了一个新的表达这个两参数模型的回归方程，这个方程表示功率 5 墨冒优秀男了轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化 前言 和时问的倒数之问的回归关系。用于确定这三种关系的参数是f | j i i 界功率( c r i t i c a l p o w e r ，c p ) 和无氧工作能力( a n a e r o b i c w o r k c a p a c i t y ，a w c ) 。k e n n e d y 和b e l l 将临界功率概念引入赛艇测功仪数据的分析上，国内吴吴 3 0 1 是此类研究的第 人，他通过建立中国赛艇运动员的临界功率，对建模时的心率和血乳酸水平及其 变化规律进行了探讨。为了便于研究或提高临界功率模型的实用性，根据赛艇的 项目特点，研究者可将功率转化为速度，功转化为距离，临界功率转化为临界速 度。 临界速度的两参数模型的三个方程式如f ： 疲劳时间= 无氧工作能力( 速度一临界速度) 距离= ( 疲劳时间速度) + 无氧工作能力 速度= 临界速度+ 无氧工作能力( 1 疲劳时间) 【11 【2 】 3 】 这些方程式分别由图1 、2 、3 表示。 如文章前面提到的，在上述方程中出现的两个参数，临界功率( c p ) 或临 界速度( c v ) 和a w c 分别与有氧工作能力【2 】 3 1 1 6 1 1 9 1 ”1 以及无氧1 二作能力相关【2 1 3 5 1 。相应的，临界功率对耐力训练产生反应，而a w c 对高强度训练产生反应。 另外，许多研究【7 】【1 9 】 3 6 1 表明，可以通过进行一组较短时间的运动测试，利用临界 功率这个概念来预测较长时间比赛的成绩。 这个双参数模型预示，不管运动的强度或持续时间如何，在运动开始阶段就 有一个确定的v 0 2 。含量可以被立即动用，而且一直持续到运动结束，从而使 无氧工作能力能够被充分完全的动用。然而，对极限强度或极限持续时间关系的 推断需要一些能持续无穷长时间的速度( 比如，c v ) 和一个只能持续极短时间 的无穷大的速度( 最大速度，v 。a x ；。a 1 ) 。很明显，在现实环境下上述两个条件是 无法达到的。同时，当疲劳时间小于l m i n 或大于3 0 r a i n ，上述模型就失去了意 义。因此，m o r t o n p 7 1 提出了一个含有第三个参数的模型，即最大能力或v 。a x i m a l ， 表示一个人所能达到的最大限度的即刻速度。我们可以对这个模型进行重新参数 化，使得第三个参数为k ( 表示为速度一时间曲线在x 轴下的水平渐近线与y 轴 的交点) 。这个三参数的关系式如图4 所示。 6 墨墨优秀男了轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化 j u爵 这个三参数双曲线模型可以表示为 疲劳时问= a ( 速度一临界速度) 一a ( 最大速度一i 临界速度) 4 】 或：疲劳时间一a ( 速度一临界速度) + k【5 】 尽管这个三参数模型曾经以临界功率和a w c 等两个参数来表示过，而且现 在又被临界速度和a 表示，但是由于我们无法确定a w c 和a 是否具有相同的 生理学意义，这个模型至今还未被用于赛艇研究领域。本研究便有意做一个尝试， 将这个模型引入男子轻量级赛艇运动临界速度的建模过程，产生的效果将在下文 提到。 h o p k i n s 等f 3 8 1 通过受试者在跑台上，以最大的速度和不同的坡度进行1 0 s r - 3 m i n 的测试，提出了一个包括v 。a x i 。l ( 参数) 的指数模型。他们认为，较之以 前的双参数双曲线模型，指数模型更能准确的描述强度疲劳时问之间的火 系。在跑台测试中，这个指数模型表示坡度( 或者在赛艇运动中的速度) 与疲劳 时间之间的关系，如图5 所示。这个模型为： 速度= 临界速度+ ( 最大速度一临界速度) e 一疲劳时问“3 ” 6 】 尽管我们可以通过不同的自变量产生各种各样的指数模型方程，但是这个方 程是在正式出版物中出现的具有典型性的形式。目前，这类指数模型极少应用于 赛艇领域的研究。因此，本研究尝试将这个模型引入赛艇测功仪研究，以期对男 子轻量级赛艇运动员的速度和疲劳时间关系模型进行一定程度的优化。 1 2 选题依据 早在1 9 9 5 年，g a e s s e r 等【3 9 】便对通过双参数、三参数和指数模型获得的临界 功率和a w c 测量值进行了比较，发现三者在方法学上存在一定的差异。还有研 究者m 1 评价了利用这三类模型只得出临界功率和临界速度，而非a w c 的效果， 或者3 1 利用其r p 两类模型获得测量值的效果。结果提示，三参数双曲线模型( 方 7 圈 i j 嗣优秀男子轻越级赛艇运动员速度一疲劳对问关系模犁的优化 前言 程4 ) 要优于双参数模型，原因有三个：首先，与指数模型和双参数模型的两个 线性变形相比，它能更为准确的将疲劳时问确定为一个自变量。其次，它对临界 功率的估汁较为低调。第三，它克服了功率产生没有上限这个假设。然而，需要 注意的是，由三参数模型推导出的临界功率不能持续无限长的时问。另外，在运 动开始阶段，这个模型不能描述有氧代谢途径中的延时性反应。同时，我们需要 假定无氧工作能力是运动强度的一个线性关系函数，而且这种无氧能力必须在以 临界功率强度进行运动时被完全动用。 本研究的目的具体分为以下四个方耐： 1 对运动测试后获得的平均功率、即刻心率、血乳酸的变化情况进行分析，考 察利用6 次运动测试( 2 5 0 m 、5 0 0 m 、8 0 0 m 、1 0 0 0 m 、1 5 0 0 m 和2 0 0 0 m 测试) 建立临界速度模型是否可行。 i i 对利用2 5 0 m 1 0 0 0 m 测试获得的测量值和利用2 5 0 m 2 0 0 0 m 测试获得的测 量值进行比较，考察在建立男子轻量级赛艇运动员临界速度模型时加入 2 0 0 0 m 测试是否可能提高i 临界速度模型描述其速度一疲劳时问的效果。 i i i 通过分析建模过程中获得的各种参数，对利用双参数、三参数和指数模型建 立起来的模型进行评价，以得出最优的描述优秀男子轻量级赛艇运动员速 度和疲劳时间关系的模型； i v 分别从统计学和生理学角度，评价三类模型在预测2 0 0 0 m 赛艇比赛成绩方面 的效果。 8 臣墨优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化研究鼬叁塑塑鲨 2 研究对象和方法 2 1 研究对象 现役国家赛艇队男子轻量级运动员1 1 名，国家级运动员，均为亚运会或全 国比赛冠军选手。经过病史询问体格检查，所有受试者身体健康，无内分泌疾病。 受试者在运动测试前2 4 小时内无剧烈运动或训练。此外，受试者的一些基本情 况，如平均年龄，j f 均身高，甲均体重，平均训练年限等见表4 。 表4受试者基本情况表 2 2 研究方法 2 2 1 v 0 ：一的测定 运动模型：在赛艇风轮式测功仪上进行多级递增负荷测试【4 1 】 4 2 1 5 ”。 试验仪器：f i t n e s si n s t r u m e n tt e c h n o l o g i e s 气体成分分析仪 r e s p i r a t o r yr e s p o n s ed a t aa c q u i t i o ns y s t e m ( 美国 p h y s i o - d y n ei n s t r u m e n tc o r e 生产) ，c o n c e p t i i 风轮式赛艇 测功仪( 美国产) ，$ 6 1 0 型手表式遥测心率表( 芬兰产) 。 测试地点：浙江省体育科学研究所运动生理实验室。 准备活动：在测功仪上准备活动3 m i n ，休息3 m i n 。 负荷的设定：初始强度：1 0 0 w ，2 m i n ： 0 冒冒优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化 研究对蒙和方法 以5 0 w 2 m i n 的速率递增，直到氧当量( v e ，v 0 2 ) 达到最低点并丌 始上升时： 此后，以5 0 w l m i n 的速率递增； 当呼吸商达到1 1 0 时，受试者以最大桨频运动，直剑意志无法坚 持的疲劳。通常，这一阶段的运动时间小于2 m i n 。 备注：1 ) 排除教练员或其他队员的口头鼓励，但是这次是国家赛艇队冬训后的 一次选拔测试，因此运动员较为重视，在测试过程中可能竭尽全力。 2 ) 在制定好合适的实验方法的情况下，最大摄氧量一般出现在8 一1 2 分钟 左右，此时运动员呼吸商大致为1 1 0 1 2 0 左右。如果此时，呼吸商较低可能 说明该运动量对于实验对象负荷过低，队员无需动用更多的资源适应负荷；或者 为实验对象根本无法动用自身能力以适应试验负荷。 3 ) 在运动测试过程中，利爿j 遥测心率表( $ 6 1 0 型p o l a r 心率表，芬兰 产) 对运动员进行监控。 2 2 2 临界功率测试模型测试 运动模型：在测功仪上进行不同距离的全力运动。 预先设定的距离：2 5 0 m 、5 0 0 m 、8 0 0 m 、1 0 0 0 m 、1 5 0 0 m 和2 0 0 0 m 。 测试地点：浙江干岛湖中国国家赛艇训练基地。 实验仪器：c o n c e p ti i 风轮式赛艇测功仪( 美国产) ，$ 6 1 0 型手表式遥测心率表 ( 芬兰产) 。 测试指标：运动成绩、运动后即刻心率、血乳酸、平均功率 运动测试步骤：( 1 ) ：运动测试在实验室内进行，条件不变。测试时间的安排为 早晨9 ：0 0 、l l ：0 0 和下午3 ：3 0 。a ) 第一天：上午：2 5 0 m 、5 0 0 m ： 下午：8 0 0 m 。b ) 第二天：上午：1 0 0 0 m 、1 5 0 0 m ；下午：2 0 0 0 m 。 ( 2 ) ：每两次测试之间的休息时问至少为3 h ，休息期间不进行剧 烈训练或运动，充分放松。 ( 3 ) ：每次测试开始之前均进行热身运动：受试者先佩戴好遥测心 率表，再将测功仪的风门调到中档“5 ”，接着在赛艇测功仪上拉桨 1 0 0 0 m ，其中包括3 次持续时问为5 s 的全力拉桨，心率不超过1 4 0 1 0 冒墨优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化 研究对蒙和方法 1 5 0 b m i n ，然后坐在测功仪上休息2 m i n ，最后开始测试。 ( 4 ) ：测量运动后血乳酸浓度。2 5 0 m 测试前采耳血2 毗l ，测定血 乳酸浓度并设定为安静血乳酸值；2 5 0 m 、5 0 0 m 测试后6 r a i n ，以及 8 0 0 m 、1 0 0 0 m 、1 5 0 0 m 和2 0 0 0 m 运动后3 r a i n 采耳血2 叭l ，测定血 乳酸浓度。 备注：1 ) 在运动测试之前，尽量避免受试者使用相同的距离进行训练或测试， 而且要求运动员在测试前1 4 小时内无剧烈运动： 2 ) 在运动测试过程中，不能对受试者进行口头上的激励。但是在运动测 试的过程中，受试者可以在测功仪仪表上看到距离、速度、桨频和时间( 成绩) 等数据。 3 ) 采血时问的设定。本文考虑到不同时问全力运动时，最大血乳酸出现 时间1 4 3 i 以及预实验的测试结果( 分别在运动后即刻、l m i n 、3 m i n 、5 r a i n 、7 m i n 、 9 m i n 等六个时间点采血) ，本实验将2 5 0 m 和5 0 0 m 运动后测量【f 【1 乳酸的采血时 间定为6 m i n ，而8 0 0 - - 2 0 0 0 m 运动后采血时间为3 m i n 。 2 2 3 血乳酸的测定 测定方法：酶电极法。 试验仪器：y s i1 5 0 0s p o r t 乳酸分析仪( 美国产) 。 试剂：缓冲液( 由仪器生产厂商提供) ，5 m m o l l 标准液( 由仪器生产厂商提供) ， 溶血剂a ：t r i t o n x - - 1 0 0 ( 由国家体育总局体育科学研究所提供) 测试步骤：严格按照仪器操作手册进行。先将乳酸分析仪预热2 小时，并进行仪 器的f i 常操作检查日常校准、线性检查后，进行样品的测定。 2 2 4 如何建立速度一疲劳时间之间的关系 对于每个受试者，从2 5 0 m ，5 0 0 m ，8 0 0 m ，1 0 0 0 m 和1 5 0 0 m 测试中获得的参数 代入三个不同的模型中进行处理：1 ) 基于双参数双曲线模型的传统临界功率概 念( 方程1 ，方程2 ，方程3 ) ：2 ) 由m o t t o n o t l 弓l 入的三参数曲线模型( 方程4 ， 方程5 ) ；3 ) 由h o p k i n s 等引入的三参数指数模型( 方程6 ) 。然后，对这七次 测试所获得的结果进行回归分析。应用s p s s 进行回归分析。 1 1 霸慝 _ 优秀男了轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间天系模型的优化 研究对象和方法 2 2 5 确定a w c 和a 的相对需氧量 双参数模型和三参数模型的一个不同点在于，三参数模型中用参数a 来代替 参数a w c ( 用于双参数模型中，与受试者无氧能力密切相关的指标) 。为了评定 a w c 和a 之间的差异是否存在显著性，对两者的耗氧量进行评价。根据b i l l a t 等 在1 9 9 4 年【5 5 】和h i l ldw 等在1 9 9 6 年所作的研究成果【删，本文假设，在递增负 荷测试中最大速度与2 0 0 0 m 比赛中的速度( v 2 0 0 0 m ) 相等，同时最大测试速度可以 持续5 m i n 7 m i n ，而且2 0 0 0 m 比赛的成绩大约为6 5 m i n 。则最大测试速度的需 氧量约为1 0 5 v 0 。因此，在本研究测试中受试者在整个2 0 0 0 m 测试过程中的 需氧量平均值可能为4 9 7 l m i n l ( i 0 5 4 7 3 l m i n l ) 。然后，将需氧量除以v ：。 平均值( 5 0 2 m s 。1 ) ，得到一个每米需氧量约为1 6 m i 1 。接着，用这个相对需 氧量乘以a 值或a w c 值，再除以平均体重( 7 2 k g ) ，从而获得a w c 和a 的相对需 氧量。 2 2 6 数据处理 利用s p s s 统计软件对双参数模型中不同的方程式( 方程式l ，2 ，3 ) 和不 同运动测试模式( 2 5 0 一1 5 0 0 m ，2 5 0 - - 2 0 0 0 m ) 获得的c v 和a w c 进行分析。显著 性差异发定为p 0 0 5 ，p o s th o c ( 多重比较检验) 检验用b o n f e r r o n i 多重比 较法( 用t 检验在各组之间作配对比较，通过设置每一试验对的误差率来控制整 个误差率) 。 模型之间的比较，依据g a e s s e r 等所述，“真正的”速度和时间的双曲线 关系的方程式( 方程1 ) 为传统的双参数模型的标准方程式，下文仅以方程1 代 表双参数模型。两个三参数模型的参数方程式获得相同的临界速度和a w c 值，因 此在下文仅以方程4 代表。利用双因素方差分析( t w o w a ya n o v a ) 对方程l 和 方程4 、方程5 进行比较( 模型以及不同的测试距离的设定) 。如此处理数据可 对不同模型的影响与不同测试距离之间的潜在相互作用进行评价。 在方程1 6 中，利用通过2 5 0 - - 1 5 0 0 m 测试获得的6 组c v 和a w c 对2 0 0 0 m 测试的疲劳时间和速度进行预测。在设定2 0 0 0 m 测试距离后，利用方程求出疲 劳时间。利用s p s s 中的线性回归对预测值和实际值进行比较。 】2 囝优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时间关系模型的优化 实验结果 3 实验结果 3 1 各次运动测试成绩、平均功率、运动后即刻一1 5 、 率和运动后血乳 酸浓度的变化 利用s p s s 对。：述各测量值进行o n e w a ya n o v a ( 单因素方差) 分析。结 果表明，随着运动测试距离的增大，运动时间( 成绩) 明显延长，即各次运动测 试的疲劳时间之间均存在差异( p 0 0 0 1 ) ；运动测试后即刻心率存在显著性差 异，平均功率明显下降，组问差异情况见下表( p o 0 0 1 ) ；每次运动测试后血 乳酸浓度均比安静值明显升高( p 0 0 0 1 ) ，5 0 0 m 、8 0 0 m 、1 0 0 0 m 、1 5 0 0 m 、2 0 0 0 m 运动测试后血乳酸值较2 5 0 m 测试有明显升高( p o 0 5 ) 。见表5 。 表5 六次运动测试成绩、运动后即刻心率、平均功率和运动后血乳酸值 p e r f o r m a n c e ( t i m e ，s ) h r ( b r a i n 1 ) a v e r a g ep o w e r ( w ) b l a ( m m o ll 。1 ) 开e s t一一 一1 5 2 0 2 7 2 5 0 m 4 3 5 8 1 1 8 41 6 4 1 8 _ + 7 7 4 5 3 7 3 3 1 9 9 0 t 7 4 3 + 10 9 5 0 0 m 9 0 4 6 2 6 681 7 4 1 8 7 7 685 3 7 6 2 1 4 6 9 + 1 2 1 9 1 4 3 5 a 8 0 0 m 1 5 2 7 6 1 4 0 28 6 1 7 7 1 8 5 2 3 ”4 4 3 9 11 3 5 1 5 a b + 1 2 6 2 3 9 7a 1 0 0 0 m 1 9 5 4 3 4 0 1a bc 1 8 0 6 4 _ + 5 5 9a bc 4 2 9 9 2 3 3 3 2 abc t1 3 0 3 1 3 6 23 1 5 0 0 m 2 9 8 7 3 1 1 1 4 8 86 “ 1 8 0 5 5 6 9 9 86 。 3 6 8 6 9 _ + 3 6 3 9a b c 6 1 3 5 6 1 2 6 0 a 2 0 0 0 m 3 9 8 3 8 1 9 1 1 86 。6 1 8 1 2 7 1 8 8 2 abc 3 6 2 1 8 1 3 4 2 1 abed + 1 2 8 5 1 2 2 3 8 a 与2 5 0 m 比较 a ：p 0 0 0 1 ；b 与5 0 0 m 比较 b ：p 0 0 0 1 c 与8 0 0 m 比较c ：p 0 0 0 1 ；d 与1 0 0 0 m l b 较d ：p 0 0 0 1 e 与1 5 0 0 m 比较e ：p 0 0 0 1 ； + 与安静值比较 ：p 0 0 0 1 3 2 利用双参数模型获得的方程图形和参数值 以一个典型受试者的测量值为原始测试数据，将? _ 5 0 m - - 1 5 0 0 m 运动测试和 2 5 0 m - - 2 0 0 0 m 运动测试分别代入三个双参数模型，以得到相应的回归方程图形 ( 见图1 ，图2 ，图3 ) ，并得到相应的c v 和a w c 的计算值。 墨量优秀男子轻量级赛艇运动员速度一疲劳时问关系模型的优化实验结果 1 4 图1 ：双参数速度一疲劳时间 非线性关系模型。实线为2 5 0 15 0 0 m 测试所获得的非线 性曲线，虚线为2 5 0 2 0 0 0 m ( 即加入了2 0 0 0 m 测试之后) 获得的曲线( 下同) 。c v 计算 值为5 0 2 m s ( 垂直渐近线与 x 轴交点，实线) ；a w c 计算 值为4 3 2 8 m ( 两条渐近线与 曲线上任一点围成的