[论文解读] Against negative splitting: the case for alternative pacing strategies for elite marathon athletes in official events

Guilherme Fernandes, Víctor Maldonado|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2023

Sports Performance and Training被引用 5

一句话总结

本文挑战了精英马拉松比赛中负分段配速的普遍观念，认为当有领跑员时，正分段配速——即起跑更快、后程更慢——能实现最佳表现。通过计算流体动力学与能量守恒模型，研究显示在领跑员保护的赛段以2.4–2.6%的速度提升，可显著节省时间，使正分段配速成为有领跑员的正式赛事中最高效的策略。

ABSTRACT

Objectives: Negative splitting (i.e., finishing the race faster) is a tactic commonly employed by elite marathon athletes, even though research supporting the strategy is scarce. The presence of pacers allows the main runner to run behind a formation, preserving energy. Our aim is to show that, in the presence of pacers, the most efficient pacing strategy is positive splitting. Methods: We evaluated the performance of an elite marathon runner from an energetic standpoint, including drag values obtained through Computational Fluid Dynamics (CFD). In varying simulations for different pacing strategies, the energy for both the main runner and his pacer were conserved and the total race time was calculated. Results: In order to achieve minimum race time, the main runner must start the race faster and run behind the pacers, and when the pacers drop out, finish the race slower. Optimal race times are obtained when the protected phase is run 2.4 to 2.6% faster than the unprotected phase. Conclusion: Our results provide strong evidence that positive splitting is indeed the best pacing strategy when at least one pacer is present, causing significant time savings in official marathon events.

研究动机与目标

• 挑战在缺乏实证支持的情况下，精英马拉松比赛中广泛采用负分段配速的普遍观念。
• 探究当领跑员可减少空气阻力时，正分段配速是否可能更具效率。
• 基于真实的阻力与能量守恒原理，对不同配速策略下的能量消耗与比赛时间进行建模。
• 确定在有领跑员的正式马拉松赛事中，能最小化总比赛时间的最优配速策略。
• 为精英运动员与教练提供基于证据的指导，以优化高规格马拉松赛事中的配速策略。

提出的方法

• 本研究使用计算流体动力学（CFD）模拟精英马拉松运动员跑步时的空气阻力。
• 模拟了多种配速策略，通过调整运动员在比赛中的速度，对比有无领跑员的情况。
• 对主跑者与领跑员的能量消耗进行守恒处理，并基于能量可用性计算总比赛时间。
• 分析受保护赛段（有领跑员）的速度变化，以确定其相对于无保护赛段的最优配速。
• 模型假设能量供应恒定，并基于受保护与无保护赛段之间的速度差异计算时间节省。
• 在能量守恒约束下，通过最小化总比赛时间确定最优配速。

实验结果

研究问题

• RQ1 在有领跑员的正式赛事中，负分段配速是否真的是精英马拉松运动员最高效的配速策略？
• RQ2 当领跑员减少空气阻力时，是否可通过正分段配速——即起跑更快、后程更慢——实现更优的比赛时间？
• RQ3 为使总比赛时间最小化，受保护（领跑员辅助）与无保护（无领跑员）赛段之间的最优速度差应为多少？
• RQ4 领跑员的存在如何影响不同配速策略的能量效率？
• RQ5 采用有领跑员的正分段配速策略，可实现多大程度的时间节省？

主要发现

• 正分段配速策略中，受保护赛段比无保护赛段快2.4–2.6%时，总比赛时间最短。
• 最优配速策略是在起跑阶段加速，同时利用领跑员带来的阻力降低效益。
• 正分段配速带来显著的时间节省，模型显示在有领跑员的情况下，其表现优于负分段配速。
• 研究表明，当有领跑员时，负分段配速并非最优策略，这与常见的精英赛事实践相悖。
• 能量守恒建模证实，最高效的策略并非在最后阶段减速，而是在受保护阶段更早加速。