Индекс CRP – интегральный показатель оценки уровня специальной физической подготовленности спортсменов в велосипедном спорте (шоссе)

E.D. Gorbunov, ,

V.P. Cherkashin, ,

Введение. В циклических видах спорта конкурентоспособность занимающихся решающим образом зависит от уровня специальной физической подготовленности (СФП). При четкой регламентации соревновательных условий в качестве индикатора СФП используют спортивный результат. Однако в шоссейном велоспорте с учетом принципиальных различий в длине и профиле трасс такой подход не корректен. Отсутствие универсальной и объективной системы оценки СФП и конкурентоспособности велосипедистов-шоссей-ников – актуальная научная и практическая проблема.

Целью явилась разработка информативного способа оценки СФП спортсменов в шоссейном велоспорте, обеспечивающего возможность объективного сравнения их конкурентоспособности.

Задачи исследования: 1) обоснование критерия оценки СФП и разработка методики расчёта интегрального рейтингового показателя (CRP) для шоссейного велоспорта; 2) определение связи CRP с показателями внешней и внутренней сторон физической нагрузки (соревновательной и тренировочной) и функционального тестирования.

Материалы и методы. Проведен анализ методов оценки СФП в циклических видах спорта: лыжные гонки, плавание, гребные дисциплины, триатлон. Выявлены ограничения системы рэнкинга Международного союза велосипедистов (UCI) и определены причины её недостаточной информативности.

Оценки корреляции между длиной дистанции, временем прохождения и средней скоростью передвижения получены на основе результатов выступления спортсменов в соревнованиях по шоссейному велоспорту, включая чемпионаты мира и этапы серии Гранд-тур 2018–2021 годов (n = 252). Учитывались гонки, для которых доступны данные о длине дистанции и сумме положительных перепадов высоты (TC, total climb). Изучение корреляции между средней скоростью передвижения и трудностью дистанции проведено на основе анализа 4 356 протокольных записей тренировок и соревнований ведущих зарубежных и российских велогонщиков в 2022–2024 гг. Под трудностью дистанции понимается её градиент – отношение суммы положительных перепадов высоты к длине.

Информационная база исследования сформирована на основе результатов гонок, представленных на портале Procyclingstats1 и ЕИСП «Велоспорт России»2. Обязательное условие включения данных в анализ – использование надежной системы фиксации мощности педалирования. Информация о зарубежных спортсменах получена в сети Интернет.

Для выявления взаимосвязи показателей внешней и внутренней сторон физической нагрузки протестированы 56 спортсменов от третьего юношеского разряда до мастера спорта России международного класса мето- дом велоэргометрии в стандартных условиях в начале и конце соревновательных сезонов 2022 и 2023 годов. Использовалось оборудование Wattbike Pro3. Испытуемые – 35 мужчин и 21 женщина от 10 до 36 лет – специализировались в дисциплинах шоссейного велоспорта и маунтинбайка, требующих нагрузки с преобладанием аэробного и смешанного аэробноанаэробного механизмов энергообеспечения [1, 5, 6].

Программа тестирования включала: 1) 20-minute FTP test; 2) 5k Distance Challenge (до 13 лет – 3k Distance Challenge) . Данные тесты были выбраны в качестве валидных инструментов измерения функциональной пороговой мощности (FTP) и критической мощности (максимальная средняя в течение 5 минут) [5, 6]. Целью тестов являлось достижение максимальной средней мощности педалирования за время работы, а также минимального времени преодоления дистанции.

Газообмен и легочная вентиляция измерялись с помощью системы MasterScreen (Care Fusion, Германия); частота сердечных сокращений (HR) контролировалась с помощью монитора сердечного ритма Polar Ignite; биохимический контроль нагрузки осуществлялся путем измерения уровня лактата в крови до нагрузки, каждые 2 минуты во время тестирования и через 3 минуты после его завершения с использованием анализатора EKF Diagnostic BIOSEN_C line GP+.

Напряжённость нагрузки оценивалась по средним значениям мощности педалирования – P , частоты сердечных сокращений – HR ; скорости поглощения кислорода – vO 2 ; скорости вентиляции лёгких – ve ; концентрации лактата в крови – La . За стопроцентную напряжённость работы выбраны значения параметров в тесте 5k Distance Challenge.

Результаты. В рамках исследования параметр оценки текущего уровня СФП спортсменов в шоссейном велоспорте получил название «индекс CRP» (Cycling Rating Points) [2, 3].

В окончательном варианте определение значения индекса CRP предлагается проводить на основе трёх ключевых факторов: 1) количество работы – представленное временем выполнения физической нагрузки специального характера; 2) интенсивность работы – выраженная скоростью передвижения; 3) трудность работы – определяемая средним градиентом дистанции, который рассчитывается как отношение суммарного набора высоты (м) к общей длине дистанции (км).

Большее значение индекса CRP соответствует более высокому уровню СФП и более высокому соревновательному результату. Оно должно увеличиваться: с ростом скорости на дистанциях, сопоставимых по длине и трудности; с увеличением набора высоты при одинаковой длине дистанции и близкой скорости передвижения; с удлинением дистанции при идентичных показателях набора высоты и скорости передвижения.

Таким образом, индекс CRP представляет собой агрегированный показатель, оцениваемый на основе балльной шкалы спортивных достижений и определенный в трёхмерной системе координат (аргументов) «время – скорость – градиент». Его физический смысл заключается в отношении средней скорости прохождения спортсменом контрольной дистанции к скорости ведущих гонщиков мира на трассах, сопоставимых по длине и трудности, выраженном в условных единицах. Данный подход позволяет объективно оценивать уровень СФП спортсмена вне зависимости от абсолютных значений длины и трудности трассы. В качестве шкалы значений индекса CRP выбран диапазон от 0 (начинающие) до 1 000 и выше (элита).

Базовый компонент формулы индекса CRP – «кривая рекордов по скорости», предложенная В.С. Фарфелем. Она описывает закономерность снижения предельной скорости при увеличении времени работы или длины дистанции [4]. Однако корректно вывести искомую зависимость для шоссейного велоспорта нельзя из-за нестандартных условий гонок. Поэтому в данном случае при построении «кривой рекордов по скорости» в качестве основы использованы рекордные результаты победителей за период 2019-2025 годов в близких трековых дисциплинах – индивидуальных гонках на 1 и 4 км, а также в часовой гонке (рис. 1).

Примечательно, что у полученных зависимостей коэффициенты аппроксимации близки к единице, что подтверждает правильность выбора вида уравнения, описывающего снижение предельной скорости и, соответственно, мощности работы при увеличении длины дистанции.

Рис. 1. Зависимость рекордных значений скорости передвижения от длины дистанции у мужчин в индивидуальных гонках трекового велоспорта на 1 км, 4 км и в часовой гонке в 2019 и 2025 гг. (в логарифмической шкале абсцисс)

Fig. 1. Relationship between record speed and distance for men in individual track cycling races (1 km, 4 km, and hour race) in 2019 and 2025 (logarithmic x-axis)

Рис. 2. Расчётные модели взаимосвязи предельной скорости передвижения от длины гоночной дистанции равнинного профиля для шоссейных велогонщиков элитного уровня мужского и женского пола – «кривая рекордов по скорости» на 2025 г. Fig. 2. Predictive models of the relationship between maximum speed and race distance on flat terrain for elite male and female road cyclists – the 2025 “Speed Record Curve”

Нет оснований полагать, что в шоссейном велоспорте снижение скорости или мощности педалирования при увеличении дистанции будет принципиально иным. Следовательно, для аналогичных дисциплин в шоссейном велоспорте в первом приближении можно принять ту же логарифмическую зависимость и коэффициент (–1,46), которые описывают характер снижения скорости (или мощности) в трековых гонках.

Линейный коэффициент логарифмической функции, равный 62,580 применительно к трековым дисциплинам, отражает расчётную среднюю скорость прохождения дистан- ции 1 км в индивидуальной гонке элитных велосипедистов-мужчин. Для женщин этот показатель равен 56,102. Анализ результатов мужских индивидуальных гонок на крупнейших международных соревнованиях по шоссейному велоспорту за 2018-2024 гг. позволяет принять аналогичный коэффициент в значении 60,72, чему соответствует расчётная скорость 60,72 км/ч на шоссейной дистанции 1 км. Поскольку отставание женщин в сопоставимых мужским дисциплинах в настоящее время вышло на уровень удельного значения 0,8965, линейный коэффициент функции для женщин равен 54,43.

Визуализация полученных формул представлена на графиках снижения предельной скорости элитными велогонщиками и велогонщицами по мере увеличения длины дистанции (рис. 2). Любая точка графика расчётных моделей, отражающая пару значений «длина дистанции – скорость», соответствует одному и тому же значению CRP, равному 1000 пунктам.

Второй компонент формулы расчёта индекса CRP учитывает влияние трудности дистанции на скорость передвижения. Исследова- ния показали, что при увеличении градиента дистанции на 1 м/км средняя скорость уменьшается по линейной зависимости примерно на 0,434 км/ч.

Третий компонент формулы призван отразить градацию уровня СФП от начального до элитного. Велогонщики с различными уровнями СФП демонстрируют на соревнованиях соответствующую этим уровням скорость. Соответственно, график рекордов скорости менее квалифицированных гонщиков будет располагаться ниже, чем у более сильных спортсменов. Для описания этого снижения в формуле индекса CRP предложено использовать логистическую функцию, коэффициенты которой определены с учётом нормативов Единой всероссийской спортивной классифи- кации, а также анализа протоколов соревнований по шоссейному велоспорту последних лет.

Таким образом, окончательная формула индекса CRP представлена следующей системой из трёх уравнений:

V rec (i) = -1,46 ln L + V j _km ,

0,4346 ,

v ^v red

У деп

CRP = 1000 ^%_o -^In ^

а

~-1

rec

»

где vred – средняя скорость, приведённая с учётом трудности гоночной дистанции (градиент дистанции) и пола спортсменов; v – средняя скорость преодоления дистанции; G – градиент дистанции в виде отношения суммы положительных перепадов высот к её длине; qgen – коэффициент, равный: для женщин – 0,8965, для мужчин – 1,0; vrec(L) – «рекордная» гоночная скорость для дистанции L в заданной группе дисциплин велосипедного спорта; L – длина дистанции; v1 km – скорость передвижения лучших спортсменов мира («рекордная») в шоссейном велоспорте на гоночной дистанции в 1 км в группах дисциплин велосипедного спорта, равная: для мужчин – 60,720 км/ч, для женщин – 54,435 км/ч; a, k, xo, d – коэффициенты логистической функции Ферхюльста, равныe соответственно: 1; 4,41; 0,536; минус 0,12.

Наиболее достоверные результаты долгосрочного мониторинга динамики развития уровня СФП с использованием индекса CRP достигаются при проведении индивидуальных гонок на время по замкнутому маршруту в условиях, минимизирующих влияние внешних факторов. Однако такие условия встречаются редко – не более 1–2 гонок за сезон полностью соответствуют критериям точности. Поэтому рекомендуется регулярное проведение контрольных тренировок в стабильных, приближенных к соревновательным условиях. Среднегодовой уровень специальной физической подготовленности целесообразно определять на основе среднего значения пяти наивысших показателей CRP , зафиксированных в индивидуальных гонках на время в течение последних 365 дней, при этом исключая аномальные результаты.

Для обоснования применимости индекса CRP в велоспорте проверялась гипотеза о его связи со скоростью потребления кислорода – ключевым показателем внутренней нагрузки. Анализ включал корреляции между CRP , мощностью педалирования и средним потреблением кислорода в стандартных тестах с приоритетом на критическую мощность педалирования ( Pcr(t) ) [5, 6]. Теоретическая основа гипотезы заключается в том, что ключевым фактором успеха в велоспорте является средняя скорость, зависящая от средней мощности педалирования на дистанции заданной продолжительности. Предельная мощность педалирования, в свою очередь, представляет собой линейную функцию скорости потребления кислорода, измеренной в тесте с сопоставимой по времени предельной нагрузкой.

В исследованиях по велоспорту скорость потребления кислорода оценивается в абсолютном ( vO 2 abs ) и относительном ( vO 2 rel ) выражениях [1, 5]. Для выявления более тесной связи с критической мощностью Pcr ( t ) была проведена корреляция между их средними значениями и результатами тестов. В тесте 20-minute FTP test установлена высокая линейная связь с vO 2 abs ( R ² = 0,978) и существенно слабее - с vO 2 _rel ( R² = 0,530). Таким образом, vO 2 abs обладает большей информативной ценностью для оценки Pcr ( t ) и принят в исследовании в качестве основного показателя внутренней нагрузки.

Ранее установленные связи между Pcr ( t ), vO _{2 abs} и ve были подтверждены с уточнением степени их выраженности: наибольшая корреляция выявлена между Pcr ( t ) и vO 2 abs ( R ² = 0,88-0,94), менее выраженная - с ve ( R 2 = 0,73-0,92). Между vO ₂ abs и ve также подтверждена линейная зависимость ( R 2 ~ 0,95).

Таким образом, скорость движения, мощность педалирования и скорость потребления кислорода находятся в тесной взаимосвязи. Поскольку методика расчёта CRP основана на скорости, она позволяет – с учётом длины, градиента дистанции и времени преодоления – косвенно оценивать мощность педалирования и потребление кислорода. Это делает CRP интегральным показателем, отражающим ключевые параметры внешней и внутренней сторон нагрузки и пригодным для комплексной оценки СФП. Практически это выражается в следующем: чем выше абсолютное потребление кислорода в тесте, тем выше мощность, скорость и, соответственно, индекс CRP в гонке. Это соответствует биоэнергетическому принципу, согласно которому выработка энергии мышечными клетками пропорциональна потреблению кислорода [1], и применимо к спортсменам разных возрастов, полов и уровней подготовки. При прочих равных условиях велогонщики с одинаковым vO2 abs демонстрируют схожие значения мощности и CRP, а значит – сопоставимые результаты на анало- гичных дистанциях. В то же время более высокие значения vO2 abs и CRP обеспечивают преимущество в длительных гонках за счёт большей устойчивой мощности. Обобщённое правило: чем выше средняя абсолютная скорость потребления кислорода в тестах, тем выше мощность педалирования, скорость и CRP, достижимые спортсменом в гонке.

Заключение. Предложен интегральный индекс CRP , объективно отражающий текущий уровень СФП спортсменов в шоссейном велоспорте на основе взаимосвязанного учёта ключевых параметров преодоления практически любой произвольной гонки с регистрацией длины и трудности дистанции, а также времени её преодоления. Показана высокая корреляция индекса CRP с мощностью педалирования и скоростью потребления кислорода в стандартном функциональном тесте 20 minute FTP test , что подтверждает научную обоснованность, а также надёжность и информативность предложенного способа оценки СФП велосипедистов. Применение индекса CRP открывает возможность сравнения СФП и общей конкурентоспособности спортсменов в шоссейном велоспорте независимо от состава и условий соревнований, в которых они участвуют.

Для удобного расчёта индекса CRP создан калькулятор на платформе ЕИСП «Велоспорт России»: