2 结果和分析
在步行和跑步的单支撑过程中，摩擦系数均呈现“S”形曲线，出现两个峰值：在着地瞬间出现第一个峰值|CoFy1|,在离地瞬间出现第二个峰值|CoFy2|.
2. 1 作用表面和运动鞋测试结果的综合比较
2. 1. 1 步行
从表 2 可以了解，E 鞋在各个表面的|CoFy1|值都与平均值之间表现出显着性（p <0. 05）或非常显着性差异（p <0. 01）；除了 E 鞋和 C 鞋以外，A、B、C 鞋的| CoFy1 | 值变化都较为一致，即人造草皮和塑胶表面大于 4 个运动表面的平均值，而刚性表面和木板则低于4 个运动表面的平均值。
步行 时，| CoFy1 | 的 范 围 是 0. 217 - 0. 279,| CoFy1 | 最大值的出现是 B 鞋与人造草皮，最小值是 B鞋与木板。
对不同运动表面的| CoFy1 | 均值进行分析可以发现，步行时|CoFy1|值的排序为：刚性表面 < 木板 < 塑胶表面 < 人造草皮；其中木板和塑胶表面之间并不具备显着性差异（p >0. 05）；而人造草皮与塑胶表面、木板两个运动表面之间都出现显着性差异（p < 0. 05）；此外，塑胶表面、木板与刚性表面之间也出现显着性差异（p <0. 05）；其中|CoFy1|最大值（出现在人造草皮）与最小值（出现在刚性表面），二者之间出现非常显着性差异（p < 0. 01）。比较不同样鞋的 | CoFy1 | 均值可以发现，步行时 | CoFy1 | 值的排序为：A 鞋 < B 鞋 < EC、D 鞋；其中只有 | CoFy1 | 最大值（ D 鞋） 与最小值（ A鞋）之间存在显着性差异（p <0. 05），C 鞋和 D 鞋十分接近，无显着性差异。
由此可见由于作用表面不同造成步行时 | CoFy1 |差异大于运动鞋。
步行时 A 鞋与 B 鞋在 4 种作用表面上的|CoFy1 |数值的轨迹相似，|CoFy1|值的大小顺序都表现为刚性表面和木板的顺序 < 塑胶表面 < 人造草皮。且两者之间的值没有出现显着性差异； D 鞋的| CoFy1 | 值的变化趋势与 A、B 鞋相似，但在塑胶表面和木板上的|Co-Fy1 | 则显着高于 A、B 鞋（ p < 0. 05），其 | CoFy1 | 值排序为塑胶表面和人造草皮 > 木板 > 刚性表面；而 C 鞋的| CoFy1 | 值曲线的变化趋势则与 A、B 鞋有所差别，C鞋在 4 种作用表面|CoFy1|值的变化不像 A、B 鞋一样有显着的上升和下降，变化比较平缓。造成这个结果的主要的关键是由于 C 鞋在刚性表面和木板上的|Co-Fy1 | 值与 A、B 鞋相比有较大的差异，因而导致 C 鞋的| CoFy1 | 曲线在刚性表面、塑胶表面和木板上变化不大。这说明 C 鞋对运动场地的敏感性和其他几款运动鞋相比要低得多；而 E 鞋的|CoFy1 |曲线趋势与 A、B、D 鞋出现巨大的反差，结果为刚性表面、木板 > 塑胶表面、人造草皮。
步行时，|CoFy2|的数值范围是 0. 406-0. 589,其中最大值出现在 C 鞋和塑胶表面的组合中，最小的是A 鞋与刚性表面、E 鞋与木板。
比较不同表面的 | CoFy1 | 均值可以发现，步行时| CoFy | m的顺序为： 塑胶表面 > 人造草皮 > 刚性表面 > 木板；其中刚性表面和人造草皮之间不具有显着性差异（p > 0. 05）；而刚性表面与木板之间则出现了显着性差异（p < 0. 05）；塑胶表面与刚性表面之间也出现显着性差异（p < 0. 05）；其中的最大值（塑胶表面）与最小值（木板）之间出现显着性差异（p <0. 01）。
将不同样鞋的|CoFy1|表面均值进行比较可以发现，步行时|CoFy1|的排序为：A 鞋 < B 鞋 < E 鞋 < D 鞋 < C鞋；这个顺序与步行时的| CoFy1 | 值基本一致；最大值C 鞋与最小值 A 鞋之间具有非常显着性差异 （ p <0. 05）；因此可见造成的步行时|CoFy2|值的差异，表面的影响大于样鞋。
表 3 是步行时 5 款鞋和 4 个不同表面组合下的|CoFy2 | 值的综合结果，即步行时最大摩擦系数的分布情况，这个结果这对分析样鞋摩擦的特性更具有代表性意义。
和步行时的|CoFy1 |相似，A、B、D 鞋在 4 种作用表面上的|CoFy2|数值变化比较相似，| CoFy2 | 值大小均为人造草皮 > 塑胶表面 > 刚性表面 > 木板，且在同一运动表面都可以发现|CoFy2 |值的规律为 A 鞋 < B鞋 < D 鞋；对于 C 鞋而言，除了人造草皮，它在其余 3个作用表面上步行时，|CoFy2 |值的变化趋势与 A、B、D 鞋较为一致。但是在人造草皮上出现较大差异，C鞋在人造草皮表面的最大摩擦系数值比其它表面都低，而在其他 3 个运动表面上 C 鞋的 | CoFy2 | 值均大于 A、B、D 鞋； A、B、D 鞋在人造草皮的|CoFy2|值均为同一双鞋在 4 个表面中的最大值； E 鞋的| CoFy1 | 值的变化趋势与 A、B、D 鞋出现较大的差异，| CoFy2 | 值的顺序为刚性表面 > 塑胶表面、木板 > 人造草皮。
2. 1. 2 跑步动作
田径项目尤其是要求速度的短跑，运动员在起跑时出现打滑摔倒的情况较为常见。这是因为为了以最快的速度启动，运动员会用力蹬地，此时需要地面提供足够的反作用力来使身体获得充分的前进方向的加速度。如果此时运动鞋与比赛场地之间的摩擦系数过小，蹬地时无法提供充分的摩擦力，就很可能出现滑倒的情况。在实验中的跑步动作，是同样的原理，因此蹬地瞬间，产生了整个跑步过程中的最大摩擦系数。如果运动场地和运动鞋之间产生的摩擦力不能满足跑步起跑时的要求，就可能出现打滑或者滑倒的情况。
从整体看，穿着 5 双样鞋在 4 种作用表面上完成跑步动作时，|CoFy|的最大值出现在蹬地瞬间，即|Co-Fy2 | .从测试的数据来看，| CoFy2 | 值与 | CoFy1 | 值相比要大得多，往往表现出成倍的增长，例如人造草皮的| CoFy2 | 的数值约为 | CoFy1 | 大小的 6 倍，对于跑步时，本文着重分析最后蹬地瞬间的|CoFy2|值，来探讨运动鞋和不同表面的摩擦特性。
跑步动作中，| CoFy2 | 的数值范围是 0. 377 -1. 119,最大值是 B 鞋与人造草皮，最小值是 A 鞋与木板。
比较不同作用表面的|CoFy2|均值可以发现，跑步时|CoFy2|的顺序为：人造草皮 > 塑胶表面 > 刚性表面> 木板，这与步行时 | CoFy2 | 均值有所不同，步行时的| CoFy2 | 塑胶表面 > 人造草皮，而跑步时的规律却与之相反；此外，各个作用表面之间都表现出了显着性差异（p <0. 05）；其中值得关注的是，塑胶表面与其它表面相比较，都有非常显着性差异（p <0. 01）。
对这几款运动鞋的| CoFy2 | 均值进行比较可以发现，跑步时|CoFy2|的顺序为：D 鞋 > B 鞋、C 鞋 > A 鞋> E 鞋。这和步行时 | CoFy2 | 均值差别较大；其中 B 鞋和 C 鞋的数值十分接近； D 鞋的|CoFy2|均值最大，它与其他样鞋相比，都具有非常显着性差异（p <0. 01）。
因此可以发现由于不同的运动方式，|CoFy2|的值区别很大。
表 4 将 5 款运动鞋在 4 个作用表面上的跑步时的| CoFy2 | 值的结果，即跑步时摩擦系数最大值的分布情况进行综合分析。这对分析运动鞋的摩擦特性具有典型的说明意义。
从数据可发现如下规律：将跑步时|CoFy2|值变化和步行时进行比较，二者并不具备完全相同的变化规律，有一定的差异性； 其中 B、C、D 3 款运动鞋在 4 种作用表面上的 | CoFy2 | 值的变化趋势较为一致，| Co-Fy2 | 值顺序都为人造草皮 > 塑胶表面 > 刚性表面和木板。但 C 鞋和 D 鞋表现出不同的规律，刚性表面的| CoFy2 | 值大于木板的 | CoFy2 | 值，而 B 鞋在木板上跑步的|CoFy2| 值更大；在同一表面观察几款鞋的 | Co-Fy2 | 值，D 鞋均大于 C 鞋，当穿着运动鞋在刚性表面和塑胶表面跑步时，比较几款鞋的| CoFy2 | 值发现，且B、C、D 鞋三者中 B 鞋均小于 C、D 鞋，而 B 鞋在木板和人造草皮的|CoFy2|值则是三者中的最大值，这说明对于在木板和人造草皮上跑步来说，更适合穿着 B鞋，B 鞋在这两种运动场地上能够更好的预防滑倒，保护性更佳；和 D 鞋相比较，A 鞋的|CoFy2 |值的变化与之相似。和 B、C、D 鞋相比，区别为 A 鞋和 E 鞋在刚性表面的|CoFy2|值接近甚至高于塑胶表面，将塑胶表面和刚性表面相比，B、C、D 这三款鞋跑步时的| CoFy2 | 值前者高于后者，且表现出非常显着性差异（p <0. 01）。
3 分析和讨论
3. 1 步行
综合 5 款样鞋在 4 个作用表面上的步行时|CoFy|值的变化和分布规律，可以发现：
（1）一般运动鞋在塑胶场地、草地、木地板以及刚性表面的在前进方向上摩擦系数峰值的特点可以通过A、B、D 三款样鞋来有效反映其典型的表现；数据说明运动场地相比鞋子而言对摩擦特性的影响更大。
（2）A、B、D 鞋在不同运动表面上的附着摩擦力均为 D 鞋 > B 鞋 > A 鞋，说明他，它们的防滑性能为均表现为 D 鞋优于 B 鞋，B 鞋优于 A 鞋。即不论在何种运动场地进行行走或者跑步，三款鞋中 D 鞋都具有更好的防滑保护性能，可以更有效地降低由于滑倒摔伤的风险。
（3）除了人造草皮以外，C 鞋在动作前进方向上的离地瞬间的摩擦系数峰值都比 A、B、D 鞋大，这说明在塑胶场地、木地板以及刚性表面上 C 鞋的防滑性能比 A、B、D 鞋更佳；且 C 鞋在塑胶表面和木板在动作前进方向上的离地瞬间的摩擦系数峰值在 5 双鞋中最高，这说明 C 鞋在塑胶场地和木板上行走时，能产生最佳的保护性。
（4）在刚性表面上步行时，E 鞋比其他 4 款运动鞋都高，E 鞋的摩擦系数高达 0. 553,因此各款运动鞋中，E 鞋可以为在刚性表面进行步行提供做好的保护和防滑性能。
（5）E 鞋的 | CoFy1 | 值曲线与其他样鞋区别很大，分析是由于不同鞋的结构、材料以及制作工艺造成了这种差异。
3. 2 跑步动作
综合 5 款运动鞋在 4 个运动表面材料上的跑步时在前进方向上摩擦系数峰值值的变化和分布规律，可以得知：
（1）虽然运动鞋和运动表面的组合相同，但是运动形式不同，实验结果差别也很大。步行和跑步时前进方向上的最大摩擦系数值的变化和分布规律有很大的区别，说明摩擦特性受运动形式影响很大，在分析不同运动鞋和运动表面组合下的摩擦特性时，考虑不同的运动形式带来的影响可以让分析更全面。
（2）跑步时，B、C、D 鞋在 4 种运动表面上的| Co-Fy2 | 值曲线的变化趋势较为一致，这也说明运动场地对于跑步的摩擦特性的影响更大。几款鞋的|CoFy2|值都表现为人造草皮 > 塑胶表面 > 刚性表面和木板，这 3 款运动鞋在这几个运动表面上跑步的一般规律由| CoFy2 | 值的变化体现；而 A、E 鞋与其他三款鞋的差别则集中在刚性表面的|CoFy2|值，和其他运动表面相比，A、E 鞋的|CoFy2|值偏高，几乎等同甚至超过了塑胶表面。
（3） D 鞋在刚性表面和塑胶表面的| CoFy2 | 值是5 款运动鞋中的最大值，这说明在刚性表面和塑胶表面跑步时，D 鞋比其他运动鞋的防滑性都更好，更适合用于跑步塑胶场地；而 E 鞋在木板和人造草皮跑步时的|CoFy2|值是均大于 A、B、C、D 鞋，这说明 E 鞋能在篮球馆的木板地面和人造草皮场地的防滑性能更佳，能够最有效地减少滑倒发生的风险。
（4）多款运动鞋出现步行时能提供充分摩擦系数，但是在同一平面上慢跑时不能提供足够的摩擦，说明鞋底摩擦的设计应充分考虑运动形式和专项。
（5）由此引发的思考：不同的专项，甚至同一专项运动在不同的场地（如红土网球场地和塑胶网球场）都应在设计时考虑专项个性化。以最适合的场地和项目运动来合理设计鞋底摩擦性能，提供安全防滑倒的功能，同时摩擦系数在适宜的范围内，避免出现摩擦系数过大反而出现引起运动损伤的可能。
4 结论和建议
（1）对于不同运动鞋的摩擦特性的评价和分析，可以通过测力台的人体测试来有效的反映，在模拟真实运动环境下的作用表面上进行测试，更接近运动的实际情况。
（2）运动鞋在不同表面上运动时的摩擦情况可以通过测定前进方向上的最大摩擦系数、水平面的最大合摩擦系数以及水平面的最大摩擦系数所占的时间比值、前进方向上摩擦系数所占的时间比值等指标，来有效地反映，通过这种方法来进一步分析运动鞋在在不同运动环境中的保护性能具有一定的意义。
（3）步行和跑步时，在着地阶段出现最大摩擦系数的时间比值和着地阶段最大摩擦系数之间呈负相关关系且有较大的差异；离地阶段出现最大摩擦系数的时间比值和离地阶段的最大摩擦系数之间呈正相关关系；（4）有的运动鞋在步行时能提供充足摩擦力，能有效地避免摔倒而在跑步动作中无法提供充分的摩擦力，有一定的摔倒风险，因此，设计运动鞋的鞋底时需要充分考虑运动鞋的使用功能和运动类型。
参 考 文 献
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