丹尼爾博士跑步方程式(Daniels’ Running Formula)

by byronyen

作者Jack Daniels(1933-)是威斯康辛大學麥迪遜校區運動生理學博士,也是一名跑步教練。他所發展的跑力值(VDOT Value)觀念廣受歡迎,因為進階跑者可以根據跑力值去查表,並據以訂定自己的訓練計劃與馬拉松配速。我目前的跑力是44.3,查表的結果是馬拉松應該可以達成個人3”45的目標(App馬拉松配速是5”03-5”26,中間值是5”15,書中查表跑力44的全馬成績會是3”32),過幾天就是台北馬(12/18),準不準到時便知道。


1.Daniel教練說他帶的很多跑者的週跑量達240公里。世界紀錄保持人Eliud Kipchoge(1984-,最佳紀錄2”01”09,2022柏林馬拉松)通常一週的訓練量在124-136英里左右。我們常聽說要完成一場馬拉松月跑量至少應該要有250公里,最好能到300公里,我剛結束的11月月跑量來到個人新高375公里,但與Daniel教練所訓練的選手、或是Kipchoge相比,真是小巫見大巫(雖然他們花的時間比我們少很多)。


2.訓練所帶來的體能進步如下圖所示,在初始體能後開始新的訓練計畫(新課表),不久後體能就會向上爬升,但其效果會隨著時間遞減,甚至最後會停止進步。這時就需要新的課表去刺激身體,但每個人都有其極限,正如下圖的問號。


一份課表會有4個變數,例如3趟1公里、每公里3”40、間休3分鐘、1個禮拜練3次:

(1)跑量(workload):如上例單次訓練3公里。

(2)強度(intensity):通常以速度為單位,如上例為3”40。

(3)恢復(recovery):每趟中間的休息時間,如上例為3分鐘。

(4)頻率(frequency):如上例為每周訓練3次。



因此如要調整課表,這4個變數都可以調整,但Daniels教練建議最好一次更動1個變數。此外要增加訓練壓力時,要先在上一個階段的訓練壓力(同樣的訓練量)下維持4-6週。絕對不要每週都調高一次,也不要在相同課表中冀求這次一定要比上次做得好。


3.維持訓練成果:維持現有體能水準,要比之前努力達到這個體能水準的過程,容易得多。因為從生理學來看,體能已經提升到新的境界、心臟也變得比較強壯、有更多血管在協助跑步肌肉、肌肉中能把燃料轉化為能量的細胞也變得更有效率。而減量訓練(減少訓練時間或趟數,並不是減少強度)能維持或甚至增強體能,就是這個道理。


4.Daniels教練也是強調每分鐘180步的步頻,其最重要的理由在於減少落地衝擊。至於應該要用腳掌的哪個部位先落地,Daniels教練認為很多時候,只要專注於先達到每分鐘180步的步頻,就自然能變成輕巧的跑法,就不必刻意強調用腳掌哪裡先著地了。


5.跑步時會想要大口呼吸,是因為肺部裡的二氧化碳濃度升高。大氣中二氧化碳的比例非常低(0.4%左右),當血液不斷從全身正在運作的組織中,把二氧化碳運送到肺裡,肺裡的二氧化碳濃度必然比吸進的空氣來得高。事實上就算在休息時,肺中的二氧化碳濃度也有4%-5%。但是這樣的二氧化碳濃度不會讓人感到不舒服。


但是開始跑步後,運動中的肌肉開始產生比靜止時更多的二氧化碳,快速經由血液運送到肺部後,二氧化碳的濃度就會增加。身體查覺到肺中的二氧化碳濃度超過正常的4%-5%,為了排掉多餘的二氧化碳,呼吸就會開始加快。所以跑步時呼吸加快的原因不是為了增加氧氣,主要是為了排除增加的二氧化碳。事實上只要所呼吸的是一般正常大氣壓力下的空氣,其中的氧氣絕對夠用。


Daniels教練也是建議用2吐2吸的方式來練習與比賽。


6.最大攝氧速度(the velocity at VO2max,vVO2max):指跑者處在最大攝氧量時所跑出的速度。在預測跑者表現時,最大攝氧速度會比最大攝氧量(通常被認為是耐力的最重要指標)更準。


測量跑者在低於最大強度跑步時的能量消耗情形,可以測出跑者跑步的經濟性。所謂經濟性就像汽車的耗油,有效率的引擎可以用較少的油跑出相同的距離;同理效率較佳的跑者也能以較少的耗氣量跑出相同的速度。如下圖兩條跑步的經濟曲線(量出跑者各速度跟攝氧量的關係,實際測量是跑者維持各速度下的第5分鐘所量到的攝氧量),可以看出兩位跑者的最大攝氧量不同,但卻有相同的「最大攝氧量速度」。「最大攝氧速度」比「最大攝氧量」與「經濟性」更能決定跑者的個別能力。


7.在高地的最大攝氧量會比較低(代表著運動表現也會隨著下降),可是藉由高地訓練可降低能量需求(取得更好的跑步經濟性),那麼剛到高地無法發揮的跑步能力,就可因此失而復得。


註:氧氣隨著高度上升而遞減:1,000公尺90%,2,000公尺80%,3,000公尺70%,到達玉山頂峰(約4,000公尺)時,氧氣量下降為海平面的61.6%。聖母峰起點基地營(5500公尺)的氧氣量約為50%,登頂時的氧氣則約只有不到海平面1/3(31%)的氧氣量。


8.為了提升跑步成績,訓練必須要能同時提升有氧的引擎容量(最大攝氧量)與跑步的經濟性。只要兩者或其中之一進步,關鍵的最大攝氧速度也會跟著一起提升。任何人在不同比例的最大攝氧速度時,都只能維持一段特定的時間,例如某位跑者在比賽中能以最大攝氧速度的93%維持約30分鐘,所以當最大攝氧速度提升了,則他在這段30分鐘內所能跑出的速度也會因此提升。


9.跑步時的心率:如果訓練的目標是為了特定的速度上,則不用在意心率;但如果訓練的目標是為了追求強度,則心率非常有用。一般來說都是以最大心率的百分比來決定訓練強度。找出最大心率最簡單的方式,就是跑上坡路,每趟2分鐘,如果第二趟的心率比較高,就跑第三趟…,直到心率不再上升為止。在操場維持最高配速跑800公尺也可以,直到心率不再上升為止。


早上起床時所測量到的「安靜心率」,則可以看出體能是否有進步。經過一段時間的訓練後,安靜心率會變慢,因為心臟變強壯後,每跳一次都能打出更多血液,意思是心臟不必跳那麼多下,也能把同樣的血液量運送到身體不同部位。


影響心率的另一項因素是血液的攜氧能力,氧氣是由血液中的血紅素(一種蛋白質)攜帶和運送,但故意把血紅素的含量拉到很高並不是明智之舉,因為那會增加血球的厚度,使心臟負荷增加。


10.最大攝氧量可以用絕對值表示(不管體重),也可以用相對值來表示(絕對攝氧量除以體重),對跑者來說比較重要的是相對攝氧量,因為畢竟得帶著身體一起跑。但對於競賽型槳手來說,絕對攝氧量比較重要,因為在船上跟體重無關。跑者有兩種方法可以增加最大攝氧量,要不就增加絕對攝氧量、要不就減少體重。想要用減重的方法來提升相對攝氧量得小心,如果有多餘的體重可減當然好,但如果身體已沒有多餘的體重可減,仍然硬著減重的話,則必然會使最大攝氧量的絕對值降低,結果是身體變虛弱,跑步成績無法進步。因為當體重流失時,有些重要的肌肉也會流失,造成最大攝氧量的絕對值下降。


11.跑步的訓練強度:E、M、T、I、R等5種強度組成了大部分的訓練計劃。


(1)E強度(Easy,輕鬆跑):介於最大攝氧量的59%-74%之間,或最大心率的65%-79%之間的訓練強度。輕鬆跑能防止運動傷害,特別是在訓練初期或休息數月後重新練跑時,能幫助跑者打下體能基礎(同時增加信心)。輕鬆跑能有效強化心臟的肌肉,因為心率在最大值的60%時,心臟的跳動力道最大。當跑得比輕鬆跑更快時,雖然心跳變快、輸出量也變大,但心臟每跳一次所送出的血流量(心搏血量,Stroke Volume)卻只增加一點。所以最能強化心臟肌肉的速度就是輕鬆跑,雖然跑起來不辛苦,但在這種強度下心臟是跳得最用力的時候。


輕鬆跑還能促進微血管增生。訓練輕鬆跑一段時間(把輕鬆跑的刺激施加在肌纖維上)後,跑步所需肌肉中的肌纖維將會發生變化:微血管變密,使得肌纖維外觀變得更紅,肌纖維也因此能攝取更多的氧氣,同時能更快更有效地把身體儲存的燃料轉換成肌肉所需的能量。


輕鬆跑也用來當作主客表前的熱身與主客表最後的緩和,輕鬆跑也被當作兩趟間歇之間的恢復跑。每次輕鬆跑的課表最少要30分鐘,但最長不要超過2.5小時。此外輕鬆跑跑太慢也不好,如果速度比輕鬆跑強度更慢時,就很難維持跑步力學上的經濟性。週跑量至少要維持4週,才增加距離


(2)M強度(Marathon,馬拉松配速跑):介於最大攝氧量的75%-84%之間,或最大心率的80%-89%之間的訓練強度。至於適合每位跑者的M配速為何?那就會用到跑力表了。另一種方式是用近期10km比賽成績,加3分鐘再除以10,就可以推算M配速。例如10km成績是50分鐘,則M配速就是5’18/km。


M配速課表的好處在讓跑者學會適應全馬的配速,也可以練習在同樣的配速喝水補給。當我們攝取碳水化合物,經胰島素作用後會變成葡萄糖,血液中的葡萄糖經過一連串的作用合成肝醣(Glycogen,糖原),最後儲存在肝臟和肌肉,一旦血糖不夠,肝臟就會分解肝醣成葡萄糖,送到身體各部位做為能源使用。在某些輕鬆跑的訓練中,建議不要喝能量飲品,以便訓練身體使用脂肪的能力。M配速課表則是訓練補給的好時機,單次M配速課表的訓練時間不要超過110分鐘或29公里(看時數或距離哪個先到就結束)。


(3)T強度(Threshold,增強耐力的乳酸閾值配速跑):在T配速跑時會點痛苦,但還是可以維持一段時間(20-30分鐘)。T課表最重要的目的是增進身體排乳酸的能力,讓血乳酸的濃度維持在身體能正常運作的範圍內。它能夠增強耐力,也就是它會教會身體如何在更嚴苛的配速下維持一段時間,或是在某個特定配速下維持得更久。閾值配速(T)是介於最大攝氧量的86%-88%,或最大心率的89%-92%之間的訓練強度。


Daniels教練推薦兩種T配速課表類型,一是節奏跑(Tempo Run),為用T配速定速跑20分鐘(維持20分鐘才能稱為節奏跑);二是巡航艦間歇(Cruise Intervals),用一連串好幾趟T配速跑,每趟中間進行短暫休息。巡航艦間歇典型課表如5趟1英里T配速、中間休息1分鐘;或3趟2英里T配速、中間休息2分鐘。巡航艦間歇的訓/休比為5:1(T配速跑步時間與休息時間的比例)。


如果目標賽事是馬拉松,Daniels教練喜歡用另一種訓練方式,即把T配速與不同距離的M配速交替練。例如8英里M+1英里T+4英里M+1英里T+1英里M,這份課表困難的地方反而是從困難的T配速要降回M配速時,而且課表內容很像馬拉松賽中的實際情況:多變的風向與起伏不定的上下坡。T配速跑不要超過週跑量的10%。


(4)I強度(Interval,刺激最大攝氧量):I強度間歇課表的目的是使跑者的有氧容量(最大攝氧量)增加至最大限度。因為增進身體某項功能的最佳方式就是不斷反覆向它施壓。跑者從完全休息的狀態開始以I配速前進時,要90-120秒才會達到最大攝氧量,所以I配速間歇課表中每趟最佳的訓練時間是3-5分鐘。單次I配速訓練課表不要超過週跑量的8%。


(5)R強度(Repetition,高速下的反覆跑):R課表的主要目的是為了增進跑者無氧引擎的能力、提升速度和跑步的經濟性。隊長距離跑者而言,R課表中兩趟間歇的休息時間約是R配速練跑時間的2-3倍(以時間而非距離為準)。例如400m的R配速為96秒,則中間休息3-5分鐘(或是慢跑400m當作動態恢復)。單次課表中的R配速訓練量不要超過8公里或是週跑量的5%。


12.跑力值(VDOT Value)、跑力表(VDOT Table):VDOT本來是「最大攝氧量」(VO2Max)的簡稱(正確唸法為V dot O2),V代表容量。跑力表中最重要的3個變數是「最大攝氧量」、「以低於最大攝氧量的4種配速跑1分鐘的效率」、及每位跑者在「不同距離所動用的最大攝氧量百分比」。前2個變數所得出的是個人跑步經濟曲線(如圖5.1),最後一個變數是多位跑者的大數據,得出的是跑步時間與最大攝氧量百分比的關係(如圖5.2)。


例如某位跑者在每英里6分鐘(268m/分鐘)的跑速下攝氧量為51.7(毫升/公斤體重˙分鐘),現在如果這位跑者以30分鐘完成一場5英里(8公里)的比賽,那麼將比賽時間帶入圖5.2的大數據迴歸關係,可得到他在比賽中使用最大攝氧量的百分比為93.7%。因此他的攝氧量51.7毫升只佔其最大攝氧量的93.7%,他的跑力(VDOT,擬最大攝氧量)為51.7/0.937=55.2。


13.跑力表的另一個應用是可以查表找出各種強度(E、M、T、I、R)訓練下的配速。Daniels教練還發現,對進階跑者(跑力達60以上)來說,其全部的I配速幾乎都較其T配速快6秒/400m;其全部的R配速幾乎都較其I配速快6秒,Daniels教練將此現象稱為「6秒訓練配速法則」。跑力50多的跑者可以把法則調為7秒;跑力40多的跑者可以把法則調為8秒。


14.訓練週期:通常分為4個週期,但有些跑者已經規律練跑6週或更長的時間,他當然可以跳過週期一、直接進入週期二。下圖框內的數字代表考慮的順序,例如會先決定週期四訓練類型(如何安排課表使達到巔峰表現),再回頭來思考週期三要練什麼才能讓跑者準備好面對週期四。


(1)週期一:訓練內容基本上都是E強度。此外也建議每週練一次L長跑(LSD),跑量佔每週跑量的25%-30%。


(2)週期二:每進到一個新的週期,Daniels教練只會增加一種強度的訓練,他喜歡在進入週期二時增加R強度訓練:只強調速度訓練,反而對排乳酸與最大攝氧量系統的要求較少。因為如果又增加I強度的課表,就同時在週期二多了兩種新的壓力(R與I),身體就會不知道該提升哪種能力,最後使訓練受到限制。此外週期二也要繼續維持一週一次的L長跑,R課表則每週練2次、而且不要連著練,至少穿插一次E訓練。(3


(3)週期三:開始對有氧系統增加新的壓力:刺激最大攝氧量的I強度。長距離跑者最好每週進行2次I課表,同樣繼續維持一週一次強度較低的L長跑。


(4)週期四:重點在T強度課表,長距離跑者可以在每次T課表之後加入一些短R訓練,例如4-6趟200m的R配速跑。


綜合上述,Daniels教練喜歡把週期一到週期四的訓練進程排為E→R→I→T,但從E練到R時不會完全捨棄E不練,以R為主的訓練期間每週仍會練好幾天的E課表。從R到I時也會偶爾排一些R課表來讓之前週期所練出來的速度能繼續維持。所以簡單的思考邏輯是,每週期只以一種主要的訓練強度為主,可額外再加上第二種前一週期已完成的訓練類型。


15.半程馬拉松的訓練計畫:參加10km或是全馬的比賽都對準備半馬有幫助,半馬要練得好,須定要在10km和全馬的訓練間取得妥協。與10km路跑相比,半馬的配速稍微慢一點,而更趨近於T配速,事實上菁英跑者能夠全程用T配速跑完半馬。


半馬跟全馬比起來,最大的優點是身體在營養充足時,肌肉裡所儲存的肝醣就夠跑者完成21km比賽,也就是應該可以完全不補充任何額外的能量就能跑完全程。另一方面,半馬比賽的過程中可能有必要補充水分,這要依當天氣候狀況而定。


16.休息期:所謂完整的休息期是指完全停止跑步一段時間,可能是好幾天、好幾個星期甚至到2個月,因為休息期可分成兩類:有計畫的休息和計畫外的休息(例如受傷)。在休息期進行其他的補強訓練(例如滑雪)也有助於維持跑步體能。與訓練期剛開始效果很大、然後隨時間逐漸減緩相反,剛停止訓練時體能下滑很慢,偶爾休息幾天並不會有太多副作用。在嚴苛的訓練後,Daniels教練通常排定至少兩週的計畫性休息,因為停止訓練一段時間同時能讓身心好好休息,讓它們重回到規律訓練期時能在更上層樓。

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