第二章 跑步技术深度解析

第一节 大众跑者跑步技术研究：步频与步幅

跑步姿势，简称“跑姿”。一直都是大众跑者关注的热门话题。对于训练多年的精英运动员来说，跑姿已经定型，教练员和运动员认为这是很简单的，但对于大众跑者来说，就并非如此了。大众跑者对于跑步还处于不断探索、学习、体验、实践的过程中，形成和养成良好的跑姿，对于提升跑步效率、减少伤痛意义重大。

可以在实验室中用高精尖的设备，如测力台、光学动作捕捉系统测量跑姿，也可以用跑步App、运动手表等大众普遍接受的方式测量跑姿。大众能够理解、探讨最多的跑姿时空参数就是：步频与步幅。步频、步幅是否合理在很大程度上代表了你的跑姿是否合理，也就是说步频和步幅从某种意义上能代表你的跑姿表现，甚至也能代表你的跑步水平。今天，我们就用来自科学研究的数据为大众跑者深度解读步频与步幅。

一、什么是步频与步幅

步频是指走路或者跑步时，每分钟脚落地的次数。例如，在1分钟内，左右脚共踏出150步，那么你的步频就是150步/分，如果左右脚共踏出180步，那么步频就是180步/分。

步幅则是指相邻两步的距离，也就是步与步之间的距离，步频乘以步幅就等于速度，换句话说，速度是由步频和步幅共同决定的。在相同速度下，可以采用慢步频大步幅，也可以采用快步频小步幅。在加快速度的过程中，可以步频不变增加步幅，或者步幅不变加快步频，抑或是步频和步幅同时增加。当然，在跑步过程中，步频和步幅两个指标中的任意一个都不可能无限增加。

不同速度下最佳步频是多少？不同性别跑者在同一速度下步频相同吗？不同水平跑者的步频和步幅有没有差别呢？南京体育学院运动健康学院戴剑松副教授带领团队进行了深入研究。

二、这项研究是如何做的

首先，我们从南京本地跑步团招募了一批不同水平的跑者，最终有16名高级跑者（男性8名，女性8名）、19名中级跑者（男性17名，女性2名）、23名初级跑者（男性12名，女性11名）加入本次研究。此外，我们还测试了40名平时不跑步的普通人，本项研究总计纳入98名实验对象。

高级组跑者：男子组全马（全程马拉松）在3小时30分钟内完成，半马（半程马拉松）在1小时30分钟内完成；女子组全马在4小时内完成，半马在2小时内完成。经过问卷调查，高级组男性跑者全马平均完赛成绩为2小时52分钟，女性跑者全马平均完赛成绩为3小时24分钟。

中级组跑者：男子组全马在3小时30分钟到4小时30分钟完成，半马在1小时30分钟到2小时完成；女子组全马在4小时到6小时完成，半马在2小时到2小时30分钟完成。经过调查，中级组男性跑者全马平均完赛成绩为3小时39分钟，中级组女性跑者人数较少，两名女性跑者全马平均完赛成绩为3小时41分钟。

初级组跑者：刚开始跑步锻炼的人群，跑步经历为半年以内，没有跑马（跑马拉松）经验。

实验测试在南京体育学院步态实验室进行，该实验室拥有价值120万元的美国产Bertec测力台跑步机（内置2块测力板）、价值100万元的瑞典产Qualisys三维动作捕捉系统（含8个镜头），可以精确测量人体在跑步时的动力学、运动学参数以及时空参数，是测量跑步技术的“金标准”方法，精度高于现有所有运动手表。测力台及动作捕捉系统的采样频率为200赫兹。

受试者换上无反光标志的紧身服饰，热身10分钟。测试人员调节配速，遵循由慢到快的原则使受试者充分适应测力台，保持平时自然的跑步姿态。根据人体体表骨性标志点，由测试人员对受试者下肢进行从下至上的贴点操作。共计36个反光标志点。

受试者身上贴上反光标志点用于动作精准捕捉

所有受试者完成了10个速度测试，即测试了8:00（每千米用时8分，即配速8分/千米）、7:30（配速7分30秒/千米，以此类推）、7:00、6:30、6:00、5:30、5:00、4:30、4:00、3:30共计 10个配速下的跑姿（没有跑步经验的40名普通人及少数跑者由于能力有限，未进行4:00及3:30两个速度测试），每个速度测试15~20秒。后期处理分析时，截取受试者各速度下的稳态跑姿进行步频和步幅计算分析，98名受试者总计提供30000步左右数据用于统计分析，从某种意义上说，可以近似视作30000人进行测试（每一步视作一个独立样本），这是一个大样本的可靠统计。

采集的原始数据由Qualisys自带的QTM数据管理软件进行识别，使用Visual 3D生物力学分析软件和SAS JMP对数据进行统计处理。垂直地面反作用力大于10牛时视为足触地时刻，小于10牛时视为足离地时刻。根据标志点能够建立下肢各部位坐标系，膝关节中心是股骨内、外侧髁连线的中点，踝关节中心是胫骨内侧髁和腓骨外侧髁连线的中点。各关节角度定义为相邻两个部位坐标系之间的欧拉角。髋关节角度定义为大腿坐标系与骨盆坐标系之间的欧拉角，膝关节角度定义为小腿坐标系与大腿坐标系之间的欧拉角，踝关节角度定义为足坐标系与小腿坐标系之间的欧拉角。

三、大众跑者的步频与步幅特征是怎样的

本研究从速度较慢的8:00配速一直测试到速度较快的3:30配速，这样就可以全面分析大众跑者不同速度下的步频、步幅特征。下图显示了不同配速下大众跑者（含没有跑步经验的普通人）平均步频和平均步幅的变化特征。从图中可见，随着速度加快，步频和步幅都呈现增加趋势。但经过严格的统计学分析，在慢速情况下，从8:00到6:30，步频虽然有所增加，却并无统计学差异；但从8:00至6:30，步幅在各速度间均存在统计学差异，这表示如果速度较慢，如配速在6:30以外，跑者倾向于通过加大步幅来提升速度，步频变化并不明显。而当配速达到6:00以内时，随着速度加快，步频和步幅会同时增加，这也就意味着，当配速在6:00以内时，跑者提速时不仅步频加快，步幅也会增大。

下表及下图显示了不同水平跑者步频和步幅随速度变化的特征。很有意思的是，没有跑步经验的普通大众在各个配速下，步频均显著低于其他3个组别的跑者，与此相对应的是，步幅则显著大于其他3个组别的跑者。而各个配速下，其他3个组别的跑者步频与步幅均不存在统计学差异，虽然看起来中级组跑者步频较快，高级组跑者步幅较大。

下表及下图显示，没有跑步经验的普通大众倾向于采用慢步频大步幅的跑姿，经过一定训练的大众跑者，表现为步频有了明显的提升，而经过多年训练的精英跑者，步频在各组中不一定是最快的，其表现为既能够保持足够步频，也能展现比其他跑者更大的步幅。

下图显示了不同性别跑者各配速下平均步频与步幅变化特征。经过统计学分析，很明显女性几乎在所有配速下步频都快于男性，而步幅则小于男性，这说明女性跑者更多倾向于采用快步频小步幅，即小步快跑的跑步方式。

四、大众精英跑者与专业运动员的差距更多在步幅方面

根据跑姿一般常识，180步/分是相对合理的步频。从本研究中我们可以发现，其实大众精英跑者的步频看起来也不会太低，在配速6:00以外基本可以达到170步/分以上，而在配速6:00以内基本可以达到180步/分，由此也可以看出经过多年训练，大众精英跑者基本都努力将自己的步频加快到180步/分，在配速达到4:00左右时，步频甚至已经达到200步/分，而基普乔盖“破2”时的步频也仅为180步/分左右，显然基普乔盖的步幅很大，经过计算其步幅可以达到将近2米。从上述结果中，我们可以发现大众精英跑者在速度最快的3:30时，步幅也仅为1.3米左右，而前长跑之王格布雷西拉西耶以自己1.64米的身高，同样可以达到超过2米的步幅。

你肯定关心步幅是不是与腿长有关。本研究还做了步幅与身高的相关性研究（见右表），在各个配速下，步幅与身高的相关系数介于0.3~0.5，属于中低度相关。身高越高，一般腿越长。虽然腿长看起来容易实现大步幅，但腿长并不是步幅的决定性因素，身高越高也会带来风阻越大的问题。基普乔盖的身高仅为1.67米，基普乔盖、格布雷西拉西耶等小个子运动员优良的步幅更多与其良好的身体柔韧性、灵活性、肌肉弹性及专项力量有关。

这也提示速度足够快时，只靠加快步频来加速显然不是一种明智的方式，过快的步频容易使得后蹬力量还未充分发挥就进入下一次着地，这样就大大降低了跑步效率。而此时通过加大步幅，能够实现充分后蹬，延长肌肉做功距离，也使得腾空期更长。

五、总结

速度越快，一般步频越大，但这不等于速度慢时，步频就允许更慢。本研究显示即使速度慢时，也要努力让步频达到170步/分。当然，当速度足够快时，如进入配速4:30以内，你就要注意加大步幅，加大步幅可能比加快步频更难实现，对身体提出的要求也更高，但如果你想成为高水平跑者，只靠加快步频显然是不够的。

大众跑者与具有一定跑步基础的跑者在跑姿上最主要的区别也在于步频不同。在速度没那么快的情况下，加快步频、小步快跑更加适合大众跑者，即在速度慢时，也要尽可能达到步频不低于170步/分。大众跑者经过训练，步频会得到明显优化。最后总结，速度慢时，小步快跑有优势；速度加快后，注意步频、步幅同时增加，精英跑者速度较快，尤其要更加注意训练步幅。