不只講究騎乘功率 五個自行車訓練參數

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作者:張斯閔、相子元

自行車訓練的強度一定只能透過「騎乘功率」作為判斷指標嗎?答案是否定的,在功率訓練盛行之前,其實還有許多生理與運動學參數可以反應出騎乘強度。例如,運動自覺強度、心率以及騎乘速度等都是監控自行車訓練強度的重要參數,但是以上參數容易受到外在因素影響,比如溫度、風速和地形等,所以無法直接反應出騎乘強度,因此需要另一項更加全面且客觀的數據來量化自行車訓練強度,因而衍伸出騎乘功率這項參數。雖然在自行車訓練上功率並不是絕對的參考依據,在歸納以上的論述後,「騎乘功率」仍然是目前較為完整的訓練監控參數。至於其他的生理學與運動學參數的適用性與優缺點在以下文章會有相關說明。

一、運動自覺強度

1970年代,瑞典心理學家Gunnar Borg發展出一套不需任何儀器便可評量運動強度的工具–運動自覺量表(Borg Rating of Perceived Exertion scale, RPE),在1998年,Borg透過書籍(Borg’s Perceived Exertion and Pain Scales)更加詳細的介紹運動自覺量表的評估方式。運動自覺強度量表是不需要使用任何感測器就能進行強度評估的工具,量表數值從6~20,數值從小到大代表自覺強度逐漸遞增,而將自覺強度量表中的數值乘上10即等於運動當下的每分鐘心跳數。

運動自覺強度量表最大的優點就是其方便與即時性,不需要任何儀器且透過運動者直接表示自身強度感受,因此經常被用於輔助判斷與監控運動當中的強度變化。但由於自覺強度量表是透過運動者自體感覺進行評估,因此極容易被運動者本身的主觀意識影響,評估結果較不客觀,舉例來說,可能會因為對疲勞的耐受度不同,造成對運動強度的誤判。

二、心率

心率是最早被用於耐力運動訓練上,同時也經常被用於生理學相關實驗中以監控受試者的運動強度,也因為心率的應用時間較早,監測與應用方式發展相對成熟;且監測心率的方式容易且方便,從計算一分鐘心跳數到市面上所販售的心率監測手錶、心率帶等,讓心率的應用十分普及與成熟。在2018年,《生理與行為》期刊(Physiology & Behavior)的研究中提到,自覺強度量表與心率間的關係,研究結果顯示,兩者間有高度相關,同時也證明項訓練參數的信、效度。

心率在監控運動強度上,雖具有極高的方便性與諸多優點外,但仍然有許多無法克服的問題。比如說運動當下氣溫對心率有很大的影響,在溫度較高的環境下,在同樣的運動強度下,心率往往出現較高的趨勢,這樣的結果容易高估運動強度;而對於心肺耐力較佳的運動員,心率則出現低估的情況。雖然以上情形目前有相關的方式將誤差值縮小,但心率仍然有一項無法彌補的不足,就是心率的「遲滯性」,由於心率上升的速度可能無法跟上運動強度的變化,因此在瞬間高強度的運動,心率可能無法反應即時的運動強度。

(延伸閱讀)運動強度之力學指標

三、速度

速度是距離與時間的比值,在同樣的距離下所經過的時間越短代表速度越快;也代表在運動過程中,運動者需要付出更大的努力。且量測速度的方式也十分容易,只要知道騎乘路段的距離,利用碼表紀錄騎乘時間即可估算出平均速度,或利用GPS碼表,透過GPS量測距離與碼表中的時間進行計算即可獲得瞬時速度與整體平均速度。

雖然速度的快慢是直接影響競賽表現或間接反應運動表現,但如果直接使用速度進行強度的評估,外在環境必須有相當程度的控制,因為速度是一項綜合各項因素的結果。速度直接被地形與風速影響,在上坡與逆風的環境下速度較慢但強度相對較高,反之則相反。因此,雖然速度是左右競賽結果的關鍵因素,但由於受到外在因素干擾極大,並不適合用於一般的強度監控。

四、踩踏頻率

踩踏頻率(Cadence)是自行車運動上一項最基本的量測數據,透過感測器量測踩踏頻率,代表每分鐘可以讓大盤轉動幾圈(rpm),在同樣的齒輪比下,迴轉速越高強度就越高,且騎乘速度越快。而迴轉速也經常被用於控制騎乘強度,在騎乘過程中維持一定的迴轉速,讓騎乘速度保持穩定。

踩踏頻率是一項個體差異非常大的參數,每位騎乘者的騎乘習慣與策略都有所不同,心肺能力較佳的騎乘者可能採用較高的迴轉速,而肌肉能力較強的騎乘者也許採用較重的齒輪比與較低的迴轉速,但兩者皆可以達到相同的運動強度,且在上坡路段無法使用較重的齒輪比,騎乘者往往採用較高的迴轉速。因此,利用踩踏頻率進行強度的監控,仍然有環境與個體上的限制。

五、騎乘功率

騎乘功率是最早被應用於自行車訓練的參數,由於「功率」(Power)並不會受到外在環境、氣溫與騎乘者的內在心態等因素影響,因此可以最客觀的反應出當下的運動強度,也可以透過後續演算法處理,計算出整體騎乘過程中的平均強度。因為功率訓練的盛行,讓功率計取得比以往更加容易,且已經發展出與心率訓練相當的訓練依據,同時也從功率輸出發展出更多延伸參數,以更加精確監控運動強度與運動量。

騎乘功率目前是自行車訓練的基礎參數,同時也是判斷騎乘者能力的重要指標之一。透過踩踏力量以及踩踏頻率(Cadence)間的乘積(P = τ × ω)計算出騎乘者的功率輸出,由於「功率」是透過直接量測踩踏力量與踩踏頻率的綜合參數,所以最早被用於職業自行車選手競賽時的配速策略。而近年來由於市面上功率計與訓練軟體的普及,加上功率可以直接判斷當下運動強度以及長期監控訓練狀況,因此「功率」幾乎成了自行車訓練的代名詞,同時也發展出許多相互對應的訓練指標。

總結

自行車訓練的強度可以透過許多生理與運動學參數作為判斷指標,但是使用不同參數作為判斷指標必須控制當時之外在因素,例如,溫度、風速以及地形等,才能提供客觀的量化數據。目前「功率」仍然是相對客觀且受影響較小的訓練指標,但最基本的問題仍然是目前不易設計相關研究驗證騎乘功率的準確性;沒有所謂的黃金標準可供騎乘功率檢測校對,也沒有直接的研究證實,功率計所量測到的數值就是騎乘者的功率輸出。雖然這些問題造成研究的瓶頸且不易解決,但若將騎乘功率作為實務訓練之參考指標,以相對值判斷每位騎乘者自己當下運動強度以及一段時間的整體訓練量,騎乘功率還是目前自行車訓練的最佳參考指標。其實,造成功率訓練普及率仍不及心率訓練之最主要因素並非準確性,而是功率計的價格及方便性。目前市面上功率計相較於其他量測儀器,如心率帶、手環等價格仍然高出許多,且必須透過繁雜之安裝程序,置換原有自行車之配件,才能量測到騎乘功率,造成使用者不方便,也造成更換掉的配件浪費。雖然在自行車訓練上「功率」並不是絕對的參考依據,但在歸納以上的論述後,騎乘功率還是目前較為完整的自行車訓練監控參數。

參考文獻:

Borg, G. (1998). Borg’s Perceived Exertion and Pain Scales. Human Kinetics.

Meckel, Y., Zach, S., Eliakim, A., & Sindiani, M. (2018). The interval-training paradox: Physiological responses vs. subjective rate of perceived exertion. Physiology & Behavior, 196, 144-149.

註解:Gunnar Borg是瑞典心理學家,在1970年代發展出運動自覺強度量表,並在1998年出版Borg’s Perceived Exertion and Pain Scales,詳細整理運動自覺強度量表相關訊息。

內容來源:運動科學網

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