運動跑臺應用研究綜述①

陳子桐 王碩

(1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術學院 江蘇句容 212400;2.河北體育學院 河北石家莊 065001)

隨著自然環(huán)境及生活節(jié)奏的變化，運動跑臺已成為健身鍛煉和運動訓練最主要的器材之一。人們對運動跑臺的需求也逐年增加，發(fā)展變化極為迅速，功能也是越來越多。從1969年誕生了全球第一臺心率訓練運動跑臺至今，發(fā)生了歷史性的改變，把心率監(jiān)測安裝在運動跑臺上是全世界的一大創(chuàng)舉，運動時心率是人體最好的顯示器，試訓人員在使用跑臺訓練時可起到身體生理監(jiān)控的作用，可為制訂合理的訓練計劃提供依據(jù)，為此運動跑臺在健身鍛煉領域、運動訓練領域得到廣泛使用，但是隨著訓練的科學化及精細化，如何正確有效地使用運動跑臺，是該設備備受關注的話題。

1 運動跑臺的概念及原理

1.1 運動跑臺的概念

伴隨著體育研究的不斷進展，運動跑臺（Treadmill）已成為當今室內(nèi)最重要的器材之一，配備相關儀器時可進行能量損耗測試、步態(tài)評估[1]及控制訓練，是廣泛應用于健身鍛煉和運動訓練領域的運動設備。

1.2 運動跑臺的原理

目前，常見運動跑臺有主動運動模式的有源（電機驅動模式）跑臺和被動運動模式的無源（非電機驅動模式）跑臺[2]。

圖1 電動運動跑臺運動模式曲線

1.2.1 電動常規(guī)運動跑臺原理

1965年誕生了全球第一臺馬達帶動跑帶運轉的健身器材，其運動模式是主控電機線性加速并達到一定的穩(wěn)定的速度，然后再線性減速至靜止，運動模式曲線如圖1所示。

電動運動跑臺由傳送帶的原理改編而成，移動速度是電機控制的，跑步者必須調整跑速來順應跑臺的速度。從圖1可以看出，電動運動跑臺加速、減速及最高速度區(qū)間都處于直線狀態(tài)，在使用運動跑臺時人體跑動速度保持恒定。

1.2.2 無動力跑臺原理

無動力跑臺沒有電機驅動，完全依靠練習者自身蹬伸動作模式，基本不會改變練習者移動過程中走、跑時的運動生物力學特征。

2 運動跑臺的應用

2.1 運動跑臺在健身鍛煉領域應用現(xiàn)狀與分析

走、跑運動是人類的一種本能，由于環(huán)境、生活方式等因素的影響，戶外走、跑變得越來越困難。運動跑臺占地面積小、操作簡單，已經(jīng)成為最常見的室內(nèi)訓練器材。但是由于機身構造、人機接觸面及場地走、跑步動作模式差異，不同學者進行了針對性的研究并闡述相應的觀點。比如，在動作模式方面，電動運動跑臺上行走比平地行走穩(wěn)定性差，膝關節(jié)轉角波動范圍會達到平地上行走的2～3倍以上[3]。人體的頸部動力學受步態(tài)周期性的影響，梁昊等學者根據(jù)運動跑臺不同坡度人體頸部力學參數(shù)辨識結果進行柔性空間的動力學響應建模[4]，頸椎異常的健身愛好者可根據(jù)此尋求適合自己的坡度進行鍛煉，避免加劇頸部不適問題。學者嚴明提出了一種基于跑臺健身的有效性量化評價指標及運動強度自適應控制方法，通過訓練中對跑者心率的實時監(jiān)控與反饋，控制運動強度，促進了運動的安全性和有效性[5]，由于跑臺環(huán)境易受控制，通過功能性電刺激與跑臺訓練相結合，可有效改善腦卒中偏癱患者步行功能、平衡功能[6]，電動跑臺可在康復領域得到很好的應用。

電動常規(guī)跑臺在國內(nèi)外家庭、健身房隨處可見，在多數(shù)國家都比較受歡迎。人在電動運動跑臺走、跑相較平地沒有蹬伸的動作，減少運動強度提高運動量，對于使用者的心肺功能、肌肉耐力及脂肪燃燒效果極佳。盡管傳統(tǒng)電動運動跑臺存在運動過程動作模式差異缺陷等問題，但由于其可設定速度、坡度，運動強度可控制，為健身鍛煉提供了便捷的手段。目前廣泛應用于大眾健身、運動康復領域，為健身鍛煉及運動康復提供相應的輔助訓練。

2.2 運動跑臺在運動訓練領域應用現(xiàn)狀與分析

運動訓練具有周期性特征，專業(yè)運動員的訓練年度周期中的可持續(xù)性尤為重要，運動跑臺不受外界環(huán)境影響，可提供便利的訓練條件，因此在競技訓練領域廣泛得以應用。但全球范圍內(nèi)一些學者對于運動員采用運動跑臺進行身體訓練的態(tài)度并不一致。有學者提出通過電動跑臺的訓練是否對運動員跑動技術產(chǎn)生負面效果的問題。還有學者認為，由于電動運動跑臺先啟動后預設速度，跑者需要以相應的速度跟隨運動，這與運動比賽中的“自選速度”或與比賽中所表現(xiàn)出主動的“同樣用力程度”運動模式有所差異[7]。在能量消耗方面，在同速度等級條件下，皮劃艇男子運動員的場地跑要高于跑步機跑，而女子運動員則相反[8]，基于此可為訓練提供相應的參考。然而，科技不斷發(fā)展進步，運動跑臺逐漸升級。無動力跑臺可使運動員在室內(nèi)產(chǎn)生最大沖刺速度的訓練，以更接近比賽的主動模式，通過無氧能力評測發(fā)現(xiàn)，其訓練效果優(yōu)于傳統(tǒng)的電動跑臺和功率自行車[9]。而Bailey.J等學者在報告中指出，在運動跑臺上相較比場地訓練，步長更以線性的方式增加[10]，但是研究發(fā)現(xiàn)主動模式下步長會更大，步頻更低，足跟處的壓力更小，而耗氧量更高，在訓練時根據(jù)訓練目的進行相應的功能性訓練。

隨著科技的進步與發(fā)展，在室內(nèi)使用無動力跑臺可進行最大速度的沖刺訓練，能最大程度地刺激運動員的無氧沖刺能力，同時對步長有一定的提高。但是也有眾多不足與缺陷，訓練過程中應區(qū)別對待使用，找到適合自己的訓練方案。由于使用運動跑臺過程中，周邊環(huán)境的變化與運動中大不相同（跑臺周圍相對于使用者相對靜止，而在場地上運動時周圍的參照物對于使用者發(fā)生相對運動），容易造成受試者視覺和心理的偏差，從而導致跑步時運動學、動力學、肌電及能量消耗參數(shù)或部分參數(shù)的不同，在跑臺運動和場地運動的多種差異不容忽視。運動跑臺可作戶外運動的補充，不能完全替代戶外奔跑和場地訓練。

3 結語

運動跑臺不受外界環(huán)境的影響，目前廣泛的應用于健身鍛煉及運動訓練領域，使用者可根據(jù)訓練目的及現(xiàn)實條件選擇不同類型的運動跑臺。但是，使用運動跑臺過程中與場地比賽時的周圍環(huán)境差異性，容易造成受試者視覺和心理的差異，長期使用運動跑臺是否對運動表現(xiàn)具有負面影響；青少年處于運動技術發(fā)展的敏感期，使用運動跑臺訓練是否會影響其運動模式發(fā)展等眾多問題，還有待于不斷深入研究。