騎乘表現的關鍵 自行車騎乘技術的判斷

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作者:張斯閔、相子元

體能往往被用於檢視自行車運動員的能力,但是影響運動表現的因素除了體能之外,騎乘技術在自行車運動中也扮演著關鍵的角色,騎乘技術較佳的運動員,能夠以較低的能量消耗達到相同的功率輸出,這樣的結果說明了,優異的騎乘技術可以減少許多不必要的能量消耗,而且在耐力運動項目中,如何利用騎乘技術減少能量的消耗也是一項重要的課題。

騎乘表現的關鍵

先前的研究結果顯示,自行車運動員騎乘過程中的晃動程度明顯較一般人還要低,在騎乘時出現過多的晃動,表示人體必需徵招更多的肌群以維持人車系統的平衡;當人體徵招更多的肌群同時能量消耗也隨之提高,額外的能量消耗勢必會對運動表現造成負面的影響,因此菁英自行車運動員會利用騎乘技術降低不必要的騎乘晃動,進而達到減少能量消耗的目的。

騎乘技術的判斷

以往判斷騎乘技術的方式,主要以踩踏過程中的有效力總和作為判斷依據,有效力即為與曲柄垂直方向的分力,只有這的方向的分力才能驅動大盤轉動並推進人車系統,如下圖踩踏過程中會出現兩的主要的分力,切線力與法線力,切線力能夠帶動大盤轉動,因此切線力被用於判斷騎乘技術的好壞;雖然主要驅動自行車的肌群都集中在下肢肌群,但在騎乘的過程中,上半身也會協助平衡雙腳交替踩踏時產生的不同方向分力,以維持人車系統的平衡,因此只用下半身單一指標作為判斷依據可能不夠全面。如何發展出一項更為全面的判斷參數,具有一定的價值與重要性。

踩踏力量可以分為切線力及法線力
踩踏力量可以分為切線力及法線力

輪胎是人車系統與路面接觸的唯一介面,而其中「胎壓」可能是一項關鍵的參數,自行車騎乘的方式是透過雙腳交替踩踏,透過踏板與傳動系統將騎乘者的踩踏力量傳至地面以推進人車系統,同時地面也會給予輪胎一個大小相同,但方向相反的反作用力,透過胎壓的變化便能量測出反作用力的大小,進而推算騎乘時的作用力;且在先前的研究結果指出,胎壓可以反應出騎乘者與車架所施加的作用力,因此胎壓變化可能是一項可更全面判斷騎乘技術的參數。

「胎壓」的應用

在 2020 年,台灣運動生物力學研討會上所發表的一篇研究顯示,胎壓經過演算法處理後,可以用於判斷騎乘技術優劣;此研究招募 6 名自行車選手及 8 名具有自行車騎乘經驗之年輕人,將其分為兩組(選手、非選手)進行騎乘技術的比較;實驗分別在室內開放式滾筒訓練台與室外一般道路騎乘,以固定齒比四種不同踏頻進行騎乘,並在實驗過程中收取胎壓變化資料,以進行後續分析。

將騎乘過程的胎壓變化進行後續處理後發現,選手不論在室內開放式滾筒訓練台還是室外一般道路騎乘,四種踏頻的晃動程度都低於非選手;此結果也與先前的研究結果符合,騎乘過程中層級較高的騎乘者晃動程度較低,此研究證實了,經過適當的演算,「胎壓」是可以用於判斷騎乘技術。

原始資料與經過演算法處理後的胎壓變異性,可以明顯看出非選手變異性較高,騎乘較不穩定
原始資料與經過演算法處理後的胎壓變異性,可以明顯看出非選手變異性較高,騎乘較不穩定

未來的發展

從目前的研究結果看來,胎壓是可以成為判斷騎乘技術的依據,但仍然還有許多問題必須克服,例如:室外路面的干擾,由於滾筒訓練台是光滑表面,對胎壓的干擾非常低,因此可以十分明確的反應出騎乘時的晃動,但在室外環境,路面顛頗與減速條的設計等都會影響胎壓的變化,使得判斷精確性在室外環境有些許的下降,因此如何利用演算法,對室外干擾進行更為精確的判讀並降低影響,是未來一項應再深入探討的議題。

參考文獻:張斯閔、陳家祥、相子元(2020 年 11 月)。利用胎壓變化判斷騎乘技術。「2020 臺灣生物力學年會暨國際運動科學研討會」發表之論文。

內容來源:運動科學網

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