速度训练：不只是直线冲刺

美式橄榄球中后退跑与交叉步跑技术在加速和变向能力上的对比研究

摘要

在美式橄榄球中，防守后卫接球员常采用交叉步跑（cross-over run, CO）或后退跑（backpedal, BP）技术，但这些技术的功效尚且未知。

目的：比较CO和BP技术在直线加速（linear acceleration, LA）和变向（change of direction, CoD）能力上的差异。

方法：13名大学生橄榄球防守后卫参加了LA和CoD测试。在LA测试中，受试者在完成CO、BP和向前冲刺测试时，并分别对0-3码和3-5码的用时进行记录，同时在起点处和距离起点3码位置处记录地面反作用力。在CoD测试中，受试者首先进行3码的CO和BP，然后根据指令向5码外任意一个方向（4个方向：后场、中场、边线或前场）的双光电管计时门冲刺。

结果：在LA测试中，CO在0-3码（p＜0.05）和3-5码（p＜0.05）的速度均比BP快。在跑动的初始阶段，CO表现出了更强的推动力（p＜0.05）。然而，在距离起点的3码位置处，CO表现出了更强的推动力和较差的制动力（p＜0.05）。在CoD测试中，当跑向后场（p＜0.05）和侧向变向（p＜0.05）时，CO比BP更快；但跑向前场时，两者速度一致。

结论：CO在LA、CoD能力和移动效率上要优于BP，并进一步支持了对于防守后卫要加强CO训练的观点。

关键词：冲刺、推动力、横向移动、防守后卫、接球员、灵敏

一、前言

（一）后退跑（Backpedal）和交叉步跑（Cross-over run）

在美式橄榄球中，防守后卫必须防住接球员，并对接球员和球的移动做出相应的反应。这通常要使用BP技术，即防守后卫将臀部朝向防线，并向后跑来开始比赛。BP可以让防守后卫在面对接球员和球的同时拦截接球员；但BP动作普遍比向前跑动作更慢，效率更低。此外，由于接球员能向前冲刺（forward sprint, SP），当接球员接近防守后卫时，他们很可能要比防守后卫跑的更快，因为后者需要180°转身后再继续追逐（例如，直线向前冲刺）。由于这些劣势，CO被认为是BP的替代技术。在CO中，防守后卫将他们的臀部朝向场地中央，而不是朝向接球员，这就使得当防守后卫拦截接球员时有一个横向的移动。CO技术能够得到发展，是因为相较于BP，它拥有能够实现更加快速跑动的步态，并且与SP更加类似，因而也提升了防守后卫在应对接球员时过渡到SP的能力。虽然目前还没有直接将这2种技术进行对比的研究，但按理说，每一种技术都会影响球员的加速和变向的能力，也会影响他们观察进攻时的视线范围。

（二）侧向、后退和向前跑的推动力（Propulsive force in lateral, backward, and forward run）

在加速能力和速度潜力方面，尽管没有研究直接比较BP和CO，但一些研究对一般的侧向（同CO）、后退和向前跑进行了分析。在比较向前跑和后退跑时，产生推动力的关节联合有所不同。在向前跑时，推动力主要由髋关节伸肌（臀大肌和腘绳肌）、膝关节伸肌和足底屈肌共同产生。相比之下，在BP时，推动力则由膝关节伸肌和髋关节屈肌产生。此外，尽管在BP和向前跑的过程中，跖屈肌都是主要动力，但BP时胫骨前部肌群有更大的拮抗活动，这可能是由于踝关节的稳定性要求增加所致。通常在向前跑过程中观察到的较快的跑速可归因于参与产生推动力的肌肉横截面积。

当比较向前跑和BP时，BP的离心阶段会减少。一个完整的离心阶段包含了有益的牵张反射，这促进了弹性势能在相关肌肉和肌腱中的有效储存。一些研究支持了该观点，BP比向前跑的弹性势能利用效率更低，这可能会使BP跑动效率更低。

与BP不同的是，CO的主要发力肌群与向前跑相似（即髋关节伸肌、膝关节伸肌和跖屈肌）。另外，尽管侧向跑是一个在额状面上的动作，但髋关节外展与内收肌以等长收缩的方式作为稳定肌，而不是主动肌。综上所述，CO与向前跑的加速能力和最大跑动速率可能一致，并且CO比BP更快。然而，在CO过程中，前肢（跑动方向同侧腿）只提供制动力，而后肢则同时提供制动力和推动力。这与向前跑不同，后者双腿同时提供制动力和推动力。因此，尽管CO可能比BP跑动效率更高，但它却比向前跑效率低。

（三）反应能力（Reaction）

虽然加速度和速度对防守后卫来说很重要，但同样重要的是对接球员的动作或球的移动的反应能力。为了有效地做出反应，防守后卫必须能够看到接球员和四分卫的动作，并能够在启动后改变自身的动作方向。虽然CoD是运动表现的一个方面，但却与个人能力有关，如整体运动水平、力量、直线冲刺速度和认知反应/应急判断能力；此外，它还与个人身体运动姿势有关。具体来说，在改变方向时，改变得越急，地面接触时间越长，跑动方向的改变越慢。在比较CO和BP时应用这些信息表明，每种技术都会使防守者在某些方向上比在其它方向上优先做出反应。具体来说，使用BP可以在前场快速移动（例如，对远处接球员的反应），而在后场移动较慢（例如，对边线的反应）。相比之下，使用CO可以最快速地向中场移动（例如，对内线做出反应）或向球场对面移动（在跑动过程中追逐或拦截另一个接球员）。

（四）研究假设（Hypothesis）

本研究的目的是比较BP及CO技术中加速和变向能力的差异。本研究假设直线跑动时，防守后卫使用CO的速度要比BP的更快，且效率更高。另外，假设在与橄榄球相关的变向过程中，球员向后场和中场方向变向时，CO比BP快；但向前场和边线方向变向时，CO比BP慢。最后，确定这些动作的效果（如LA、CoD能力和动作经济性），将使教练员能够明智地决定球队应该采用何种防守技术及如何训练。

二、研究方法

（一）实验方法

受试者熟悉情况后，进行了2次（间隔1周）测试。在第一次测试中，13名防守后卫完成了LA测试；而在第二次测试中，7名防守后卫完成了CoD测试。通过收集跑动用时，以比较CO、BP和SP之间LA能力的差异，以及CO和BP之间CoD能力的差异。此外，在LA测试时，还收集了测力台数据，以确定两种技术的动力学差异。

（二）受试者

13名美式橄榄球防守后卫（至少3年经验；年龄：18±25岁；体重：78.8±6.7千克；10码冲刺时间：1.56±0.13秒）参与了研究；都使用BP技术，没有一个人之前被教过如何进行CO；无任何损伤及心血管疾病。本研究通过了相关审查，且受试者签署了知情同意书。

（三）实验过程

受试者每次穿同样的鞋在草皮上完成所有测试，并在每次测试后被告知LA或CoD测试的分段时间，以达到激励他们的目的。测试前24小时，受试者不进行其它运动及饮酒或吃药。

1、熟悉测试流程

在第一次测试之前，受试者均熟悉了测试步骤和设备。首先，受试者进行10分钟标准化的动态热身。然后，受试者学习了CO技术，并进行至少5次的10码BP和CO练习。在此期间，测试人员对他们的动作进行了评估，以确保在BP期间，他们的臀部径直朝着争球线；在CO期间，他们的臀部和脚的位置垂直于争球线（朝向场地中心）。

2、LA测试

在第一次测试中，受试者首先进行10分钟标准化的动态热身，然后进行LA测试（图1A）。在测试中，受试者被要求使用BP或CO技术尽可能快地径直跑5码，或SP技术跑10码。在3种运动条件下，受试者将其前脚放在起跑线上，并自发起跑。计时的起点指前脚下方测力台压力减小瞬间，同时双光电管计时门用来测量距离起跑线3、5和10码处的瞬时速度。每种跑步技术进行4次测试，间歇3分钟，各技术中最快的数据用于后续分析。

除分段计时外，研究还使用了刚性测力台测试地面反作用力。该测力台放置在起跑线上及离起跑线3码处的位置上，并且受试者在3项测试中均脚部触及测力台。

图1 直线加速（A）和变向（CoD）测试示意图

3、CoD测试

7名受试者参加了CoD测试，该测试模拟了防守后卫在距离争球线2码位置处的比赛，并在人盯人防守中使用BP或CO技术对接球员做出反应（图1B）。在这项测试中，受试者双脚从起点线后起跑，臀部和双脚要么指向争球线（BP），要么垂直于争球线（CO），同时前腿踩在测力台上。随后，在测试者的提示下，受试者用BP或CO技术启动，在跑过3码后，根据测试者的手势指令向4个方向（后场、中场、边线或前场）中的任意一个方向快速跑动。同时，双光电管计时门置于距离起点3码位置处，以及4个方向上距离变向点5码位置处（图1B）。

测试前，受试者被随机分到BP组或CO组中，并且不知道自己的变向方向，直到测试中获得变向指示才清楚自己的变向方向。在8种可能的情况下（2个技术×4个方向），每种情况重复3次（共24次），每次测试之间至少有3分钟的休息时间，并记录每个人的最佳成绩。

4、统计分析

采用统计学方法对数据进行分析。

三、结果

表1展示了LA测试的分段时间。在整个5码及0-3码区间，SP的速度显著快于CO和BP（p=0.000）。然而，在3-5码区间，SP显著快于BP（p=0.000），但却与CO一致（p=1.000）。此外，在0-5码、0-3码、3-5码区间，CO均比BP快（p=0.000）。

表1 防守后卫在0-3码、3-5码区间的分段用时（n=13）

图2展示了起点处和距离起点3码位置处的地面反作用力。起点处，CO和SP的峰值推动力、峰值矢量力和矢量力均比BP大（p＜0.05）。此外，SP的推动力大于CO（p＜0.05），而峰值矢量力和矢量力相似（p＞0.05）。最后，SP、CO或BP之间的矢量角在起点处无显著差异。

在距离起点3码位置处，CO和SP的推动力一致（p＞0.05），且都显著高于BP（p＜0.05）；而在制动力上，CO和SP显著低于BP（p＜0.05）。在峰值矢量力、矢量力和矢量角方面，CO与BP一致（p＞0.05）、SP与BP一致（p＞0.05）。此外，CO的矢量力显著大于SP（p＜0.05），而CO的矢量角却显著小于SP（p＜0.05）。同时，CO和SP之间的峰值制动力和推动力没有差异（p＞0.05）。

图2 起点处和距离起点3码位置处的地面反作用力

图3展示了CoD测试中受试者从收到指令到完成变向测试的总时间以及反应时。在“从起点线到后场方向或侧向方向终点”的变向测试中，CO均显著快于BP（p＜0.05）；而在“从起点线到前场方向终点”的变向测试中，CO与BP一致（p＞0.05）。从收到指令到通过各个方向终点的变向测试中，CO在向后场方向变向的速度上显著快于BP（p＜0.05）；而在前场方向、侧向方向的变向速度上，两者无显著性差异（p＞0.05）。

图3 CoD测试中受试者从收到指令到完成变向测试的总时间和反应时

图4中展示了CoD测试中各个侧向方向的总时间和反应时间的对比。当单独考虑侧向方向时，受试者“从收到指令到冲过侧向方向终点”过程中，CO与BP速度接近（p＞0.05）；而“从起点线到侧向方向终点”过程中，CO的速度高于BP，但不显著（p=0.069）。在中场，受试者“从收到指令到冲过终点”、“从起点线到终点”过程中，CO速度并不显著高于BP（p＞0.05）。

图4 CoD测试中各个侧向方向的总时间和反应时间

四、讨论

本研究的目的是评估美式橄榄球防守后卫使用CO和BP技术拦截接球者的功效。本研究主要发现CO在LA和在向后场、中场方向的变向能力上优于BP，这支持了假设。然而，CO和BP在向前场和边线方向上的变向能力接近，甚至BP在向这些方向上的变向能力还略优于CO，这并不支持假设。本研究还发现：①在直线跑动过程中，CO比BP更有效，这是由较低的制动力、较高的推动力和较低的峰值推动力产生角度决定的；②在3-5码之间，CO和SP的速度接近。

CO和BP技术通常是防守后卫在挣球线外时使用的，目的是为了在比赛开始时对进攻球员做出反应或进入预先设定的区域。因此，这些技术通常用于短距离（通常是5码）。当跑动距离较长时，这些技术要么以次极限的方式进行（如进入边线区域），要么转换成直线冲刺（如在后场路线上拦截接球员）。因而本研究对运动的前5码进行了LA比较。

本研究结果表明，与BP相比，在进行CO时，防守后卫拥有更强的LA能力。在受试者跑动的前5码观察到的更快的分段速度和更大的推动力就证明了这一点。平均而言，在第一次前5码的测试中，根据在3-5码区间进行CO测试时的平均速度，CO比BP快了0.32秒（27%）；这意味着同一个防守者使用CO能够移动6.8码，而使用BP则只有5.0码。这多出来的1.8码，对于防守后卫来说，有很大的现实意义。同时，防守后卫在冲刺前的跑动距离增加27%，将可能提高在边线时防守的效率，并为防守后卫提供更短的路径来拦截冲过来的接球员。

CO的加速能力比BP更强的结果得到了以前研究的支持。过去的研究发现，一般的后退运动是髋屈肌主导的，而侧向运动是髋伸肌主导的，由于髋伸肌的横截面积更大，并有更多的快肌纤维，使得髋关节伸肌比屈肌有更大的力量产生能力。而本研究进一步支持了该观点，即在0-3码处，CO比BP产生了更大的峰值推动力。此外，以往研究表明，更高的跑动效率会导致更少的能量消耗，随后通过减少疲劳和减少恢复时间来提高运动成绩，而且地面作用力与跑动效率有关。结合前人研究数据及本研究，CO在3码处产生的制动力比BP小，因而CO也就具有更优越的跑动效率。

在直线加速测试中，向前冲刺作为每个技术的速度参考条件。虽然SP在所有时间段都比BP快，但本研究中有个有趣的现象：CO虽然在0-3码比SP慢，但在3-5码二者速度接近。此外，SP和CO在运动过程中具有相似的跑动效率，这与以往研究一致。过去的研究表明，向前跑和侧向跑使用了相似的肌肉。同时，由于CO具有较大的矢量力，且施加的角度较小，因此可认为SP和CO之间的跑动效率是相似的。考虑到这两个动作在速度、效率和生物力学方面的相似性，本研究没有证据表明它们之间的相似性会在5码之后消失。

在本研究中，使用预先设计的测试来评估CoD反应能力，旨在复制运动员在实际比赛中的需求，以增加测验与竞赛的相关性（图1B）。本实验的设计是为了复制防守后卫在进行CO或BP时对视觉指令的反应能力。之所以决定在发出指令前设置3码距离，首先是因为预实验显示，防守后卫在执行这些技术时，从完全停止到改变方向大约需要2码的距离；其次，因为很多防守后卫在离攻防线2码的地方防守，这个距离复制了比赛中对攻防线5码以内快攻的反应。

在这项研究中，当对后场（边线）路线作出反应时，CO比BP更快（p＜0.05）。在后场路线拦截时，防守后卫必须急速转动身体，过渡到SP，同时尽量减少降速。这种转换在CO中可能优于BP，因为使用CO的防守后卫只需将身体转90°，而BP则必须转180°。这种180°的转身被认为是防守后卫使用BP的一个明显的缺点，因为它需要很大程度的臀部移动，而不是所有的球员都拥有这样的能力。

CO和BP在边线或中场方向的CoD反应时间没有显著差异，不过CO在变向中场时速度没有比BP快很多（p＞0.05）。我们假设CO在变向中场时速度会明显加快，因为在CO过程中，防守后卫的臀部已经朝向中场；而BP则相反，防守后卫必须在新的方向加速前转身90°。但在此过程中，受试者内部存在较大的差异性，导致反应时间相近。虽然CO和BP之间没有显著差异，但平均而言，跑动超过7码后SP比BP快0.16秒，这可能是本研究中未被发现的现实价值。当转到边线时，尽管防守者在CO中转身180°，在BP中只转身90°，但CO和BP之间没有发现明显数据差异（p＞0.05）。虽然没有统计学意义，有趣的是，我们假设BP平均反应时间会比CO在边线方向上更快，但BP实际上较慢。当把两个横向方向（中场和边线）放在一起比较时，虽然CO在两个方向上的速度都比较快，但这种差异没有统计学意义（p＞0.05），这可能是由于使用CO时不同受试者反应能力差异较大所致。

五、实践应用

本研究结果表明，在美式橄榄球运动中，CO是防守后卫在LA能力和后场拦截时的最佳技术：①CO可能让防守后卫在更短的时间内跑更远的距离，这样防守后卫就有更长的时间对接球员的动作做出反应，并能够转身过渡到SP；②CO和SP在3-5码处的速度相近，即采用CO的防守后卫可以和使用SP时一样快，不会让远处的接球员在比赛开始就轻易摆脱掉他们；③当对变向指令做出反应时，CO在过渡到后场SP时表现比BP更佳；④从整体时间来看，在常规比赛的横向CoD环境下，CO优于BP；⑤与BP相比，CO中存在的制动力较少，从而在使用CO时降低长时间跑动/比赛时的疲劳。