张冰 赵雯婷

摘要：本文首先对人体走跑运动中能量消耗计算模型简要概述，然后分析人体走跑运动减肥脂肪消耗问题，最后从控制走跑运动时的心率、控制走跑运动的持续时间、选择合适的营养补充方式等方面阐述人体走跑运动减肥策略。

关键词：人体走跑运动;能量消耗计算;运动减肥

引言：如今肥胖问题成为社会各界人员普遍需要面对的问题，由于工作和生活压力很多人员的膳食习惯并不健康，年轻时人们凭借身体强大的代谢能力可以预防肥胖症，但是一旦步入中年肥胖症几率必然逐渐升高。而肥胖症会引发诸多疾病，医院中大约有30%左右的患者存在肥胖症，因此人们想通过运动减肥的方式消耗身体脂肪和能量，以达到控制肥胖症的目的。

一、人体走跑运动能量消耗模型计算

（一）能量消耗模型构建

本文主要选择20岁青年大学生、10～15岁青少年学生、30～50岁中年志愿者共100例作为研究对象，总计男性人群55例、女性人群45例，通过气体代谢测试实验（研究对象直接在跑步机上以4～8km/h的速度做走跑运行，总共持续5分钟）获取研究对象的能量消耗、步频、心率、呼吸商等信息。实验结果统计之后需要进行筛选，将其中不合理的异常数据剔除，然后再按照性别对研究对象的能量消耗、步频、心率、呼吸商等信息进行EXCEL数据分析，最后基于能量消耗、步频、心率之间的关系选择最佳步频，这样即可得到男女能量消耗模型。根据模型可以计算出走跑运动固定持续时间下的预计能量消耗情况，将跑运动固定持续时间下的真实能量消耗情况与预计能量消耗能量对比即可得到各个时间点下的运动动能量消耗计算误差，正常来说运动刚开始时误差最大，运动持续时间越长能量消耗误差最小。

（二）走跑运动中能量消耗模型

公式（1）中各指标意义如下：E的含义为人体走跑运动中的能量消耗情况如下，单位为kcal;F的含义为步频，单位为l/min;f（Fti）指的是单位能耗，单位为kcal/min/kg;W的含义为为人体体重，单位为kg;n的含义为人体走跑运动中步频变化可以分为n个阶段;t的含义为步频持续时间;i的含义为第n段步频。

但是以上公式没有考虑到年龄对人体走跑运动中的能量消耗的影响，因此必须在公式（1）中加入修正系数K，这样才能缩小人体走跑运动中的能量消耗模型的误差。当研究对象为20岁青年大学生时K值取1.0、当研究对象为10～15岁青少年学生时K值取1.1、当研究对象为30～50岁中年志愿者时K值取0.8。

二、人体走跑运动减肥脂肪消耗问题

（一）人体走跑运动减肥脂肪消耗步频函数

人体走跑运动减肥脂肪消耗过程中心率和步频在不断变化，运动5分钟后人体的心率才会趋于稳定，总体来说人体的心率会先随着步频的稳定而逐渐升高再随着步频的稳定而逐渐下降，因此必须先了解心率与步频的关系才能制定能够达到脂肪消耗效果的运动减肥方案。

研究对象的步频和心率数据可以通过数据列[a，b]的形式记录，然后通过灰色系统建模对研究数据进行拟合即可得到步频函数的模拟值、相对误差和平均相对误差。

（二）人体走跑运动减肥脂肪消耗比率函数

人体走跑运动减肥脂肪消耗比率确定之后必须先选择最大摄氧量函数和运动摄氧量函数，本文采用文献中的对应函数。其中最大摄氧量函数如下：

公式（5）中各指标意义如下：f表示人体走跑运动减肥脂肪消耗最大化模型;E、W、V、Vmax意义同上。

（四）人体走跑运动减肥脂肪消耗结果

1.等间距灰色系统计算

当时间单位为15min、脂肪消耗比率为0.358时，人体走跑运动减肥脂肪消耗等间距灰色系统模拟值误差为0%;当时间单位为15min、脂肪消耗比率为0.425时，人体走跑运动减肥脂肪消耗等间距灰色系统模拟值误差为2.42%，此时误差最大。

2.人体走跑运动减肥脂肪消耗非等间距灰色系统计算

当初始时间为0且时间间隔为1min时，脂肪消耗比率为0.459，人体走跑运动减肥脂肪消耗非等间距灰色系统模拟值误差为1.27%，此时误差最大。如果运动持续时间为0～240min时、脂肪消耗比率为0.37时误差为9.01%，此时误差最大。

3.人体走跑运动减肥脂肪消耗灰色回归分析模型计算

当最大摄氧量比率为50%、运行持续时间为0～240min时，脂肪消耗比率在0.325～0.880之间，相对误差在0～7.7之间，20min时误差最大，此时脂肪消耗比率为0.425。

三、人体走跑运动减肥策略

（一）控制走跑运动时的心率

本文通过对人体走跑运动减肥脂肪消耗模型的构建，发现心率对人体走跑运动时脂肪的消耗具有直接影响，因此心率控制情况对人体走跑运动减肥具有直接影响。因此，人们在走跑过程中应该将心率控制在个人最大心率的60～80%左右，此时人们的脂肪消耗效果才能大大最高，减小效果才能达到最大。为了保证心率的稳定性，人们可以使用给一些智能设备在走跑运动中对心率进行监控，例如心率监控手表，这样即可提高人体走跑运动的减肥效率。

（二）控制走跑运动的持续时间

本文通过对人体走跑运动减肥脂肪消耗模型的构建和脂肪消耗结果计算，发现当运动时间在0～20min时人體走跑运动的减肥效率逐渐升高，而20min以后人体走跑运动的减肥效率逐渐降低，因此20min～30min是最佳的走跑运动时间。如果人们走跑运动的持续时间达不到20min，则人体走跑运动的减肥效率不够理想，脂肪根据无法充分消化;如果人们走跑运动的持续时间远超30min则脂肪消耗效率大大下降，走跑运动的持续时间与脂肪消耗效率不成正比，因此只有控制好走跑运动的持续时间才能达到预期减肥效果。

（三）选择合适的营养补充方式

人体走跑运动减肥脂肪每天大概在2000～2200kcal左右，但是人体正常每天摄入的能量大概在2500～3000kcal左右，因此正常运动情况下并不能达到减肥效果。如果人们想要通过走跑运动减肥，则必须将每天摄入的热量控制在1500kcal左右，然后选择合适的碳水化合物、脂肪、蛋白质进行营养补充，最后才能提高走跑运动中的脂肪燃烧效率，最佳比例为2：1：1。

结论：综上所述，人体走跑运动减肥脂肪消耗模型计算时脂肪消耗比率为0.459时误差最大，此时人体走跑运动时间为20min，因此人体走跑运动减肥脂肪消耗最大时必须将走跑运动时间控制在20min左右。

参考文献：

[1]廖方萍. 加速度计监测高强度复杂运动能量消耗的模型构建与准确性评估[D].四川师范大学，2019.

[2]王美娟. 普通大学生走、跑运动的能量消耗特征研究[D].陕西师范大学，2019.