揭秘冰雪滑行实验室
发布时间：2022-02-14 20:53:48来源：中央纪委国家监委网站
（视频制作：方庆乔）
中央纪委国家监委网站方庆乔报道2月12日下午，北京冬奥会越野滑雪女子4×5公里接力决赛，中国队创造历史。由池春雪、李馨、巴亚尼·加林、马清华组成的中国队以57分49秒7获得第十名，刷新中国该项目冬奥历史最好成绩。
近年来，我国越野滑雪项目成绩不断提高，这背后是科学训练和科技装备在源源不断地提供新动能。
雪板底纹研磨机和定制机、全天候模拟舱、线性摩擦测试仪……这一批具有国际领先水平的实验装备，就“隐藏”在国际滑雪联合会（瑞士）北京代表处的冰雪滑行实验室中，为我国越野滑雪项目运动员提供数据分析依据和科技支持。
线性摩擦测试仪，模拟冬奥比赛的气候环境，进行雪板和雪面摩擦系数的标准化测试，以此比较出该环境下最适合的雪蜡配方以及雪板底纹设计。本网记者方庆乔摄
“得越野滑雪者得天下。越野滑雪项目强了，可以带动我国的雪上项目发展。”提起助力滑雪事业的初衷，国际雪联理事、国际雪联中国办事处委员会主席郑良程对记者说。
滑雪项目的成绩，70%依靠运动员的耐力，30%依靠技巧技术以及其他因素，例如雪感、比赛经验、滑雪技术。由于我国雪上运动起步相对较晚，运动员在雪感和比赛经验方面相比于国外成熟运动员存在不足。要高效提高运动员的成绩，必须通过一套科学合理的训练方案来增强耐力，提升技术水平。
高科技装备为滑雪运动员“减阻”
高科技装备为运动员在同等训练水平下提高成绩提供了条件。要帮助运动员解决耐力问题，除了提高体能，减小雪板和雪面的阻力也可以为运动员加速。“实验室经过研究，决定从雪板纹路和雪蜡两个方面为运动员‘减阻’。”郑良程说。
滑雪板的底纹能够通过增加摩擦力帮助运动员获得足够的抓力，利于向前滑行，防止摔倒。但是，摩擦力越大，阻力越大，滑雪速度就会受到影响。如何打磨纹路能够既保证运动员的稳定滑动，又减小阻力？
同时，不同地区、不同时间的雪质受到温度、湿度等各种因素的影响而不同。因此，滑雪运动员每一场比赛要打不同的纹路以适应不同的雪质。“就像轮胎，我们在雪地上用雪地胎，在平地上用公路胎。在赛车比赛中，无论是下雨还是高温，都要换用不同的轮胎。”郑良程解释。
冰雪滑行实验室中设有全球最先进的雪板底纹研磨机和定制机。该设备可以根据需求，自动打磨出不同深浅、不同密度、不同走向、不同形状的雪板底纹，底纹粗度和深度的精密度可达到0.01毫米。不同纹路会影响摩擦力，普通的雪板纹路摩擦系数在0.04-0.06左右，而通过计算打磨后的雪板摩擦系数可达到0.015-0.02左右。
工作人员在用雪板底纹研磨机研磨雪板。本网记者方庆乔摄
除了底纹，雪蜡也是减小运动员滑动阻力的重要因素。传统方法中，雪蜡直接被打在雪板板底的表面，有一些雪蜡会自然渗透入雪板内，但是大部分雪蜡留在表面。这样就会造成运动员在出发的时候雪蜡很多，但是到比赛结束时雪蜡就被消耗殆尽。为了解决这个问题，当前，用胶囊颗粒将雪蜡包裹起来，也就是雪蜡被做成“微胶囊”的样子，和聚乙烯化工材料做成的雪板混合在一起，通过机器烧结成板。在比赛中，将雪蜡板贴到雪板底板下。在滑雪的途中，雪蜡胶囊不断受摩擦破裂，雪蜡持续溢出，确保运动员滑行时一直有雪蜡，从而为运动员节约了换板的时间，有利于提高比赛成绩。
在确定选用的雪板底纹和雪蜡后，全自动雪板底纹压制机和修板打蜡机可以根据需求，自动进行雪板的压纹、修板和打蜡，一块饱含智慧的“减阻型”雪板就加工完成了。
精准实验助力智慧决策
雪质直接影响雪板板底的底纹选择，打磨出的纹路是否符合比赛时候的雪质？“不可能等到比赛当天再去实验。因此，需要一个设备模拟当时的天气和雪质环境。”郑良程说。
全天候气候模拟舱就可以实现这个设想，模拟舱提前收集好天气、水文等数据，通过智能分析，模拟出运动员参加比赛时的雪质。针对冬奥会，设备将崇礼地区和延庆地区过去两年的空气温度、湿度以及雪温、雪湿度、雪颗粒数据进行收集，通过数据分析和排列组合，在模拟舱内分析预测冬奥比赛的气候并进行模拟，为运动员提供科学的决策依据。
那么，在确定好底纹和雪质之后，如何测量不同底纹雪板的摩擦力呢？
传统的做法，就是采用人工进行对比实验，两个体型相似的运动员在相同坡度穿戴不同的雪板进行滑行测试。显然，这种操作存在运动员的重心、力量等人为误差和风力等不稳定因素。
实验室中的线性摩擦测试仪则可以较好地解决这个问题。外观上看，测试平台是一个可以用于滑行的轨道，在同样的道上用机器进行精准的重力施压。例如，一位运动员是80公斤，机器可以根据运动员的体重精准施压，在其出发时施加一个推力，出发后撤出，让模拟器自由滑行，据此测算出这块雪板的摩擦系数，将一切数据化、精准化。
雪蜡的种类同样需要被验证。在越野滑雪比赛中，会根据距离划分项目，如10公里、15公里等，比赛途中，选手更换雪板的次数是受限的。因此，公里数不一样，运动员在雪板上使用的雪蜡也不一样。在测试仪上，则可以通过调整雪蜡配方、渗透率等方式，验证出适合不同距离比赛的雪蜡。
全自动雪板修板打蜡机，该设备可以全自动进行雪板的修板和打蜡。本网记者方庆乔摄
在气候模拟实验室和线性摩擦测试仪的帮助下，保障人员可以根据崇礼地区的气候条件，对比出来底纹、雪蜡的最佳选择，成为运动员取得优秀成绩的“智囊团”。
智能数据推动科学训练
运动员提高成绩，除了增强自身耐力，也要提高滑雪技术。越野滑雪的训练中，智能数据被用于辅助运动员科学训练，高效提高运动员的滑雪技术。
一些智能数据设备可以构建人体运动学及动力学参数测量及分析系统，用来检索、收集、筛选、分析运动员的速度、心率、呼吸、发力方式等一系列以前难以量化的数据。教练以此为依据，发现肉眼不可察的技术错误，设计出更加合理有效的训练方式，为运动员的身体健康提供保障。
在越野滑雪训练中，训练团队引入了测速背心和高速摄像头，通过影像对运动员进行技术分析。测速背心配合每秒20万帧的高速摄像头将运动员滑行过程中的所有技术动作捕捉下来，记录运动员滑行的时速、加速度、海拔高度等训练数据，捕捉下来之后的数据经过分析形成一个运动员专属的训练记录曲线。为了对比出运动员技术的不足，通常会要求冠军教练在相同的场地进行滑行，用相同的方式形成一个冠军曲线模型。将两个曲线图进行对比后，可确定运动员与教练之间的差距位置。为了佐证冠军曲线的科学程度，实验室会邀请生物力学专家进行力学分析，保证训练的科学有效。
智能数据还能为运动员进行合理的配速规划。数据收集好后，可以科学指导运动员在不同的坡段采取的技术和速度。“例如30公里的比赛可以拆成30段，对每一段进行针对性的训练。”郑良程说。
借助智能数据，科学合理的训练促进运动员形成良好的技术习惯和合理的身体机能，确保比赛中的稳定发挥。
以冰雪滑行实验室为代表的高科技为越野滑雪项目的加速提供了强劲动力。在我国，科技的进步与创新正在成为冰雪运动的强大底气，既不断助力我国运动员提升竞技体育的水平，也有助于保证普通使用者的安全和身体健康，促进全民冰雪运动的健康发展。
编辑：刘远航
校对：张颖楠
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