竞速类滑冰运动员比赛成绩与冰质条件、特征相关性研究.pdf

吴迪等：竞速类滑冰运动员比赛成绩与冰质条件、特征相关性研究第5期肇庆学院学报JOURNAL OF ZHAOQING UNIVERSITY第44卷 第5期2023年9月Vo1.44,No.5Sept.2023收稿编号：2023.06.16.0003基金项目：国家重点研发计划（2021YFF0306804）；哈尔滨体育学院科研启动项目（RC21-202204）作者简介：吴迪（1989-），男，吉林怀德人，哈尔滨体育学院讲师，硕士.通信作者：穆亮（1982-），男，黑龙江哈尔滨人,哈尔滨体育学院教授，博士.在冬季奥林匹克竞技中，我国冰上项目一直具有较强的竞争力1.影响冰上项目运动员成绩的因素十分复杂，除了运动员自身的比赛节奏、步速2、身体素质、技战术运用3等因素之外，冰场质量也是影响运动员稳定发挥竞技运动水平的重要条件.相对间冷系统而言，直冷制冰技术可以保证冰上运动项目场地冰面温度均匀4，并且冰面温差不超过0.5.冰面温差越小，冰面的平整度和稳定性就越好，也就越可以保证短道速滑赛事冰面的质量优质率.北京冬季奥林匹克运动会以绿色、科技冬奥为契机研发、设计和建造了具有自主知识产权的CO2跨临界直冷制冰机组，在首都体育馆冰场进行示范应用，服务冬奥会和国家冰雪战略，这是自1924年法国夏蒙尼第一届冬季奥运会迄今为止首次采用的制冰技术，碳排放量接近于零，突出了北京冬奥会“科技、智慧、绿色、节俭”的特色.因而，这项技术的应用不仅回应了 蒙特利尔议定书基加利修正案 奥林匹克2020议程 等环保共识5，而且满足了“十四五”能耗“双控”，2030年前碳达峰6以及全民健身冰雪运动的可持续开展7等3个方面的要求.CO2跨临界直冷制冰技术不仅与常用制冰工质的全球变暖潜能值（GWP）差异较大8，而且可以保障短道速滑赛事冰面的质量优质率.由于冰场场地相关因素，特别是冰质条件对运动员的竞技表现起着至关重要的作用.因此，本研究针对竞速类冰上项目的主要冰质特征需求以及成绩相关性进行梳理，旨在为CO2跨临界直冷制冰技术应用提供参考.1研究方法1.1 文献资料查阅冰壶、滑冰以及冰球等国际冰上运动项目协会有关竞赛规则，整理各项目对冰质要求的主要参数竞速类滑冰运动员比赛成绩与冰质条件、特征相关性研究吴迪，穆亮，贺鹤，赵明元（哈尔滨体育学院，黑龙江 哈尔滨 150001）摘 要:北京冬奥会冰上项目场馆采用CO2跨临界直冷循环技术，不仅可以减少炭排放，也可以有效保证冰道表面的平整度和稳定性.本研究通过分析2022年北京冬奥会及相关世界锦标赛短道速滑比赛场馆的冰面质量指标与运动员成绩之间的相关性，证明了冰面质量对竟技成绩的影响.主要目的是考察冰道冰质情况与成绩之间的相关性.数据显示，短道速滑男子500 m、女子500 m以及女子1 000 m 3个项目成绩与场馆冰质呈现显著正相关性，皮尔逊相关系数分别为0.982、0.562以及0.588.另外，男子1 000 m成绩与场地冰质呈现正相关，皮尔逊相关系数为0.266.研究表明北京冬奥会冰上项目场馆采用CO2跨临界直冷循环技术与短道速滑运动员提高成绩具有一定的相关性.关键词:短道速滑运动成绩，冰质条件，回归预测，冬季奥运会中图分类号：G862.1文献标志码：A文章编号：1009-8445（2023）05-0121-08肇庆学院学报第44卷区间范围.相关协会主要有国际滑冰联盟（International Skating Union，ISU）、国际冰球联合会（InternationalIce Hockey Federation，IIHF）以及世界冰壶联合会（World Curling Federation，WCF）.1.2 深度访谈通过深度访谈技术官员、运动员以及制冰师，进一步总结CO2跨临界直冷制冰技术条件下冰面使用的体验与特征.1.3 数理统计法选取2022年北京冬季奥林匹克运动会首都体育馆冰质条件如表1所示.表1 首都体育馆冰质数据（部分）2主要研究发现2.1 冰质需求参数与竞赛成绩2.1.1 冰质需求参数冬奥会场馆冰场对冰面温度、厚度、风速及室内环境有严格的技术要求.根据冬奥会国际单项体育联合会技术要求及调研，冬奥会速度滑冰、花样滑冰、冰壶及冰球的冰场室内设计参数如下（表2）.表2 首都体育馆冰质数据3.1.2 竞速类冰上运动成绩从官方成绩册、奥运会官方网站数据分析，女子3 000 m荷兰选手以3:53.93打破2002年美国选手3:57.70的成绩；女子1 500 m荷兰选手以1:53.28打破2014年荷兰选手1:53.51的成绩；女子5 000 m荷兰选手以6:43.51打破2002年德国选手6:46.91的成绩；女子1 000 m日本选手以1:13.19打破2018年荷兰选手1:13.56的成绩.日期2.1318:134.7-6.617.2G23.82.1319:234.7-6.218.2G25.62.1320:104.7-6.98.5G25.02.158:074.7-6.816.5G12.62.1512:464.7-6.716.8G18.72.1618:454.6-6.916.8G17.02.1619:484.6-7.117.5G25.02.1620:534.6-7.217.8G20.0时间厚度/cm冰层表面温度/室内温度/冰质量条件（goodnormalabnormal）室内湿度/%冰场功能短道速滑12161635403530500.2(-6)(-8)速度滑冰12161635404025300.2(-5)(-9)花样滑冰12161635403535450.2(-3)(-5)冰壶10/30500.2(-4)(-6)冰球6/10157025300.2(-5)(-7)娱乐性冰场/(-3)(-5)室内温度/H=1.5m H1.5m室内相对湿度H=1.5m H1.5m冰层厚度/mm冰面风速/(m s-1)冰面温度/122吴迪等：竞速类滑冰运动员比赛成绩与冰质条件、特征相关性研究第5期对我国参赛运动员而言，在中国北京冬奥代表团获得的4块冰上项目金牌中，首都体育馆采用CO2跨临界制冷剂的冰场，助力中国代表团获得3枚金牌（其中短道速滑2块，花样滑冰1块），占中国北京冬奥代表团金牌总数75%，为我国在本届冬奥取得历史性突破提供了重要的场地技术支持.2.2 冰质需求特征分析2.2.1 稳定性运动员如想在冰面上获得更大的动力，减少阻力，刀刃是最理想的，冰非常光滑，通常物体在冰面上没有办法获得足够的侧向摩擦力，支撑不住，但因为刀刃在冰面上可以插入到冰面之中，从而既可以获得一个竖直方向的支撑力，也可以获得水平方向的阻力.在冰刀刃和冰面之间存在一层水膜，起到了很好的润滑作用.也是因为这一层水膜的存在，才使冰刀在冰面上滑行的时候能够运行自如.因此，冰面冰质的好坏和均匀程度，即冰面的稳定性对运动员的运动表现有着至关重要的作用.通过访谈可知，CO2跨临界直冷制冰技术可以使冰面获得较好的稳定性.例如，北京冬奥组委技术部部长喻红介绍，参与“相约北京”冰上项目测试的北京冬奥会5大竞赛场馆中，其中4个都采用了CO2跨临界直接制冰技术，这种系统碳排放量接近于零.冰表面温差不超过0.5，冰场硬度均匀，更有利于运动员出成绩.另外，通过对制冰师以及弯道管理员访谈表明，CO2制冷更能适应各种浇冰形式，弯道管理员在浇热水的时候，冰面能更好的适应热水，冰面温度稳定，不会很快把浇上的热水冻结，反而使其形成薄薄的一层水，使运动员滑行更为舒适流畅，更有利于发挥运动员的能力，取得好成绩.2.2.2 效率性为了提高冰上项目场馆的使用效率，因而存在不同的冰上比赛项目对于冰面温度要求的不同，而且还存在不同项目在同场地比赛的情况，这就需要冰场具有能够快速调节不同使用区域冰面温度，即冰场使用功能转换效率的问题.由于承办两种赛事，整个冬奥会期间，首都体育馆的冰场需要进行30次转换，以满足花样滑冰和短道速滑两种比赛项目的不同需求，有时中间只有3 h的转换时间.根据首都体育馆花样滑冰竞赛主任姚佳介绍，两个项目对于冰面、现场环境等比赛要素需求不同，“冰场转换”成为场馆工作的重中之重.同时，通过访谈可知，为了快速实现冰面功能转换，主要是充分利用二氧化碳制冰温度均匀的特点，结合精准控制系统和线性降温策略.通过此项策略，不仅可以实现2 h内完成快速、高效的冰面转换，而且远远小于国际奥委会3 h冰面转换的要求.2.2.3 优质性竞速类冰上项目竞赛中要求冰面具有较高的优质性.例如，短道速滑比赛，运动员在转弯的过程中，身体要尽量靠近圆弧的切线，因为这样才是最短路径；同时左肩要明显低于右肩，完成蹬冰动作.重心的变化，在短道滑的时候，人的两个脚的冰刀基本上是接触于冰面的，所以冰面也会给这个人一个斜向的作用力，这个作用力可以提供人的向心力，冰面的优质性是保障弯道高速滑行的重要因素，与获得优异成绩有重要关系.通过访谈可知，CO2跨临界直冷制冰技术可以使冰面保证较好的优质性.例如，匈牙利选手刘少林在男子1 500 m1/4决赛中打破奥运纪录，赛后访谈表述“冰面和场地感受都很好，速度也很快，我喜欢这块场地，冰面场地也很有抓地力，让我可以更好的控制过弯.”另外，冬奥会期间，日本花样滑冰名将羽生结弦点赞说：“我在这里可以滑得非常轻松，跳得非常高，我太喜欢这个场馆的冰面了.”此外，荷兰选手舒尔婷北京冬奥会获得4枚短道速滑奖牌，并在女子1 000 m1/4决赛中打破尘封10年的世界纪录.赛后访谈表述“能在如此优美的冰面滑冰，是无语伦比的享受，享受每一场比赛，冲刺的时候很梦幻.”2.3 冰质条件与竞速类运动项目竞技成绩相关性分析2.3.1 正态性检验以速度滑冰女子3 000 m以及短道速滑男子500 m、女子500 m、男子1 000 m和女子1 000 m项目为例，使123肇庆学院学报第44卷用的数据主要来自两个方面.第一，场地参数来自于速度滑冰女子3 000 m以及短道速滑男子500 m、女子500 m、男子1 000 m和女子1 000 m项目比赛场地国家速滑馆，主要指标包括时间、室内温度、室内湿度、冰道厚度、冰道硬度、冰道表面温度以及冰面质量优质率等；第二，2022年第24届北京冬季奥林匹克运动会速度滑冰女子3 000 m以及短道速滑男子500 m、女子500 m、男子1 000 m和女子1 000 m项目官方成绩册，以及 2021/22 国际滑联世界杯赛名古屋(日本 JPN）、2021/22 国际滑联世界杯赛多德雷赫特（荷兰NED），2021/22国际滑联世界杯赛德布勒森（匈牙利HUN）男子500 m、女子500 m、男子1 000 m和女子1 000 m官方成绩册.由于样本量较少，所以采用夏皮洛-威尔克进行正态性检验，由表3可知，速度滑冰女子3 000 m项目成绩和冰层厚度(cm)的p0为正相关，显著性水平通过“*”的数量表示.2.4.2 短道速滑成绩数据特征数据显示（表5），北京冬奥会（CHN）短道速滑男子500 m决赛8人，比赛成绩平均值（M）为40.934 s，标准差为（SD）为0.423.女子500 m决赛运动员比赛成绩平均值（M）为43.6621 s，标准差（SD）为0.20 721.男子1 000 m比赛成绩平均值（M）为94.776 s，标准差（SD）为5.164.女子500 m比赛成绩平均值（M）为42.846 s，标准差（SD）为0.256.女子1 000 m比赛成绩平均值（M）为90.972 s，标准差（SD）为4.485.表5 北京冬奥与近期大赛短道速滑成绩2021/22国际滑联世界杯赛名古屋（日本JPN）男子500 m决赛运动员比赛成绩平均值（M）为44.011 s，标准差为（SD）为6.31.女子500 m决赛运动员比赛成绩平均值（M）为43.662 s，标准差（SD）为0.207.男子1 000 m决赛运动员8人比赛成绩平均值（M）为92.324 s，标准差为（SD）为9.131.女子1 000 m决赛运动员8人，比赛成绩平均值（M）为99.505 0，标准差（SD）为12.801.2021/22 国际滑联世界杯赛多德雷赫特（荷兰 NED）男子 500 m 决赛运动员比赛成绩平均值（M）为45.247 s，标准差（SD）为8.426.女子500 m决赛运动员比赛成绩平均值（M）为45.247 s，标准差（SD）为6.965.男子1 000 m决赛运动员9人比赛成绩平均值（M）为85.401 s，标准差为（SD）为1.739.女子1 000 m决赛运动员9人，比赛成绩平均值（M）为91.189 s，标准差（SD）为2.367.2021/22 国际滑联世界杯赛德布勒森（匈牙利 HUN）男子 500 m 决赛运动员比赛成绩平均值（M）为44.421 s，标准差（SD）为6.533.女子500m决赛运动员比赛成绩平均值（M）为43.203 s，标准差（SD）为0.589.男子1 000 m决赛运动员6人比赛成绩平均值（M）为85.275 s，标准差为（SD）为1.069.女子1 000 m决赛运动员6人，比赛成绩平均值（M）为98.019 s，标准差（SD）为9.645.2.4.3 冰质情况与短道速滑成绩的相关性进一步统计采用CO2跨临界直冷循环技术北京冬奥会短道速滑男子500 m、女子500 m、男子1 000 m和女子1 000 m决赛成绩之间的数据间距.通过数据间距反映与北京冬奥会短道速滑成绩之间的差距，主要考察各组成绩之间是否具有统计学意义上的显著差异，依次来说明采用CO2跨临界直冷循环技术以后场馆冰质与运动员成绩之间的相关性.数据显示（表6），北京冬奥会短道速滑各项目与平均值间距分别为2.329、0.893 5、-5.332和3.949.2021/22国际滑联世界杯赛名古屋（日本JPN）短道速滑各项目与平均值间距分别为-0.748、0.078、-2.880和-4.584.2021/22国际滑联世界杯赛多德雷赫特（荷兰NED）短道速滑各项目与平均值间距分别为-0.425、-1.508、4.043和3.732.2021/22国际滑联世界杯赛德布勒森（匈牙利HUN）短道速滑各项目与平均值间距分别为-1.158、0.537、4.169和-3.098.Year2022CHN840.9340.423842.8460.256794.776 5.164990.9724.4852021/22 JPN744.011 6.310843.6620.207892.324 9.131899.50512.8012021/22 NED843.6888.426845.2476.965985.4011.739991.1892.3672021/22 HUN844.4216.533643.2030.589685.2751.069698.0199.645EventNMan(500m)NWomen(500m)NMan(1 000m)NWomen(1 000m)MSDMMSDMSDMSD125肇庆学院学报第44卷表6 北京冬奥与近期大赛短道速滑成绩相关性分析2.5 冰质条件与运动成绩的模型建构2.5.1 相关性验证为了方便验证这种关系，研究采用北京冬奥会短道速滑项目比赛期间的冰面温度与室内湿度的数据反映冰质的好坏和均匀程度情况，并集中讨论CO2跨临界直冷循环技术场馆冰质与女子运动员500 m短道速滑成绩之间的相关性.首先，对场馆基础条件以及短道速滑500 m项目比赛成绩进行汇总统计；其次，利用皮尔逊相关系数分析CO2跨临界直冷制冰技术冰质条件与女子500 m短道速滑成绩之间的相关性.在公式（1）中，x表示比赛成绩，y分别表示冰面温度和室内湿度.Px,y=cos(x,y)xy=E(x-xi)(y-y1)xy.（1）计算结果显示冰面温度、室内湿度与女子500 m短道速滑成绩相关系数为-0.136和0.225.因此冰面温度与女子500 m短道速滑成绩有负相关性，室内湿度与女子500 m短道速滑成绩有正相关性.2.5.2 回归预测模型根据第一部分计算的相关性系数，可知冰面温度和室内湿度与女子500 m短道速滑成绩存在一定的相关性.观察已有的数据，假定此时冰面温度和室内湿度与女子500 m短道速滑成绩存在某种线性关系，则建立起回归预测模型.一般线性模型为y=0+1x1+nxn+,其中，y为数值型的输出变量，xi(i=1,2,.n)为输入变量；是随机误差项.现以冰面温度、室内湿度分别作为输入变量x1和x2，女子500 m短道速滑比赛成绩作为输出变量y，建立多元线性回归模型，判断二者对短道速滑比赛成绩的影响，具体回归方程如下式所示：y=0+1x1+2x2.利用Matlab调用回归函数计算模型参数，得出：y=53.753-10.874x1+1.373x2.2.5.3 统计性检验回归模型建立后需进行相关的检验，评价模型的效果.此时先利用SPSSPRO对冰面温度和室内湿度进行F检验.如表7的结果分析可以得到，显著性P值为0.031*，小于0.05，说明数据之间存在显著差异，存在线性关系，基本满足要求.表 7 方差齐性检验结果表注：*、*、*分别代表1%、5%、10%的显著性水平；因变量为女子500m短道速滑成绩（s）.冰质情况1CHN2.3290.8935-5.3323.949982*2JPN-0.7480.078-2.880-4.584562*2NED-0.425-1.5084.0433.7322662HUN-1.1580.5374.169-3.098588*赛事Man(500m)Women(500m)Man(1 000 m)Women(1 000 m)Pearsons r数据间距数据间距数据间距数据间距常数ice surface temperatureIndoor humidityt-1.293-1.9842.448P0.2010.052*0.017*FF=6.68 P=0.031*126吴迪等：竞速类滑冰运动员比赛成绩与冰质条件、特征相关性研究第5期其次，利用Matlab作残差分析并绘制时序残差图（图1），可以看到残差大部分集中分布在零的附近.23,34,35,39,43的这5个样本点的残差偏离原点较远，但总体呈现的结果较好，满足回归模型前提假定的要求.最后，通过以下公式R2=1-i=1n(yi-yi)2i=1n(yi-y i)2,计算R2的值，分析此回归模型的拟合情况.R2为曲线回归的拟合程度，越接近1效果越好，计算得出此回归模型的R2为0.109.3结论对使用CO2跨临界直冷循环技术以后场馆冰质条件下运动员在北京冬奥会以及相近时期国际大赛中的成绩统计、描述与分析，主要目的是考察冰道冰质情况与成绩之间的相关性.通过相关分析显示，竞速类滑冰项目与场馆冰质呈现显著正相关性.研究结果表明，北京冬奥会冰上项目场馆采用CO2跨临界直冷循环技术与短道速滑运动员提高成绩具有一定的相关性.参考文献:1胡文强.第1623届冬奥会竞速类滑冰项目比赛成绩分析及灰色预测研究D.曲阜：曲阜师范大学,2021.2刘仁辉.影响短道速滑500米起跑第一步速度的主要因素J.沈阳体育学院学报,2001(2):9-11.3王杨,周继和,王帅,等.基于 VR 技术对短道速滑奥运冠军武大靖出弯道技战术的研究J.成都体育学院学报,2020,46(4):108-113.4ZHANG Z,WANG S,YANG M,et al.Parametric evaluation of cooling pipe in direct evaporation artificial ice rinkJ.Ener-gies,2022,15(21):1-165SCHNITZER M,HAIZINGER L.Does the olympic agenda 2020 have the power to create a new olympic heritage?An analy-sis for the 2026 Winter Olympic Games BidJ.Sustainability.2019,11(2):1-21.6WANG D,HE W,SHI R.How to achieve the dual-control targets of Chinas CO2emission reduction in 2030?Future trendsand prospective decompositionJ.Journal of cleaner production,2019,213:1251-1263.7JIAMING Z.Research on the integrated development of ice and snow sports and national fitnesJ.International Journal of So-cial Science and Education Research，2020，3（8)：330335.8MCLINDEN M O,HuberMarcia L.Evolution of refrigerantsJ.Journal of Chemical&Engineering Data,2020,65(9):4176-4193.图1 残差分析的结果图127肇庆学院学报第44卷On the Relationship Between Ice Conditions,Their Characteristics andOn the Relationship Between Ice Conditions,Their Characteristics andShort-track Speed Skating PerformanceShort-track Speed Skating PerformanceWU Di,MU Liang,HE He,ZHAO Mingyuan(Harbin Sport University,Harbin,Heilongjiang 150001,China)Abstract:Abstract:The ice sports venues of the Beijing Winter Olympics adopt CO2 transcritical direct cooling cycletechnology,which can not only reduce carbon emissions,but also effectively ensure the smoothness and stabilityof the ice track surface.By analyzing the correlation between the ice quality index of short track speed skatingvenues in Beijing 2022 Winter Olympics and related world championships and athletes performance,this studyproves the influence of ice quality on competitive performance.The data shows that the mens 500m,womens500m and womens 1000m short track speed skating events have a significant positive correlation with the icequality of the venues,and the Pearson correlation coefficients are 0.982,0.562 and 0.588 respectively.In addi-tion,the mens 1000-meter performance is positively correlated with the ice quality of the venue,and the Pearsoncorrelation coefficient is 0.266.The research shows that the use of CO2 transcritical direct cooling cycle technolo-gy in the Beijing Winter Olympics ice sports venues has a certain correlation with the performance of short trackspeed skaters.Keywords:Keywords:short track speed skating performance;ice conditions;regression prediction;Winter Olympics（责任编辑：张宝杰）（上接第120页）Research on the Development of Integration of Sports and EducationResearch on the Development of Integration of Sports and EducationFrom the Perspective of Community With a Shared Future for MankindFrom the Perspective of Community With a Shared Future for MankindGUO Siqiang,LI Weiguo,LAO Jibo,ZHANG Weixia(School of Physical Education and Health,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)Abstract:Abstract:Building a community with a shared future for mankind is an essential requirement of Chinesemodernization.In this paper,literature data method and content analysis method are used to summarize and sortout the integration of sports and education.The essence of the integration of sports and education is to makesports return to education and become an important part of life.The value of the integration of sports and educa-tion is to cultivate the socialist successors of five education at the same time,whose goal is to pursue a betterlife for the public.The integration of sports and education should have national,contemporary and internationalcharacteristics.The integrated development of sports and education is examined from the perspective of the com-munity of human destiny.We should build a community of mutually beneficial interests,shared values and mutu-al responsibility.Keywords:Keywords:community with a shared future for mankind;integration of sports and education;five educationat the same time（责任编辑：张宝杰）128