大家好,歡迎大家收看新一期的單車基械匠。 自行車看起來似乎是一臺(tái)簡(jiǎn)單的機(jī)器,但是影響其性能的因素卻非常多,加上車手在決定哪輛車更好,哪輛更適合自己的時(shí)候,又會(huì)有非常多的個(gè)人因素混雜在其中,就讓自行車的真實(shí)面貌變得更不清晰了。 分開來說的話,我們已經(jīng)對(duì)自行車上的各種要素進(jìn)行過詳細(xì)的了解。例如,如何更好從車架幾何角度上了解自行車的操控性,從而定義出它是否適合自己和自己的騎行風(fēng)格。自行車設(shè)計(jì)背后的科學(xué)在過去的20年中大跨步發(fā)展,為車手提供了很多關(guān)于自行車如何運(yùn)行的數(shù)據(jù),很多制造商都為自己的產(chǎn)品制作了手冊(cè)/說明,以便可以讓車手在使用時(shí)可以更好的了解其產(chǎn)品的內(nèi)在。 雖然這看起來很復(fù)雜,但是我們?nèi)绻麚Q一個(gè)角度來看待這個(gè)問題,“似乎”又很簡(jiǎn)單。因?yàn)橐磺械囊磺卸际菄@騎行感受來打造。但是這又是一個(gè)神秘的字眼,什么是騎行感受,我們究竟要從性能上考量,還是從舒適性上入手呢?我們對(duì)騎行感受的本質(zhì)了解多少呢? 在過去很長(zhǎng)時(shí)間,在決定自行車的騎乘質(zhì)量時(shí),很多人都會(huì)強(qiáng)調(diào)車架材質(zhì),包括我在內(nèi),但是當(dāng)“研究”不斷深入時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn),情況并沒有那么簡(jiǎn)單。 騎行感受如何定義 對(duì)于騎行感受它既可以是一個(gè)模糊的概念,也可以是一連串精準(zhǔn)但是生澀的描述。一名著名的車架制造商這樣描述:
而另一位擔(dān)任多家頂級(jí)品牌的自行車工程師的描述則會(huì)更加的務(wù)實(shí):
第二種觀點(diǎn)將會(huì)貫穿今天的整篇文章,雖然這種情況會(huì)忽略掉很多其他部分,但是通過把一種復(fù)雜的情況簡(jiǎn)單化,會(huì)更加的有利于我們看到影響它的真實(shí)因素。 通過研究在真實(shí)騎行環(huán)境下自行車的震動(dòng),可以更加深入的了解騎行感受的特點(diǎn)和車手的體驗(yàn)。 VELUS是一個(gè)專門研究騎行感受的研究團(tuán)隊(duì),該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)騎行感受這一領(lǐng)域研究了十余年。但是他們依然無法肯定的描述騎行感受究竟是什么,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn),自行車本身的舒適性和它使用時(shí)的舒適性是有著重要區(qū)別的。 比如,自行車是否合適或者在靜態(tài)狀態(tài)下的舒適性主要取決于車座和車把的位置,以及每個(gè)車手可以適應(yīng)的程度。但是這和騎行感受和動(dòng)態(tài)的舒適程度完全不同,因?yàn)檫@還要取決于震動(dòng)/能量如何傳遞給車手。 好吧,騎行感受在很大程度上是一種主觀印象,所以它仍然可以被描述,我們可以把它描述為車手在自行車上負(fù)載騎行時(shí)所經(jīng)歷的一些列感覺。 騎行感受的決定因素都有哪些? 相信不少車手在對(duì)自行車對(duì)比的時(shí)候(無論是同一輛車還是兩輛不同的車),都會(huì)注意到輪胎和胎壓的變化,因?yàn)樗鼤?huì)給讓你產(chǎn)生比較明顯得差別。而且即使是像把帶上的微小變化也會(huì)帶來差別。 除了自行車上的不同,車手也是重要的部分。因此,鞋子,手套和騎行服的影響都不應(yīng)該被忽視。不僅如此,車手的影響遠(yuǎn)不止他們的感知,還包括了車手的身高,體重,功率輸出,重量分布和騎行位置等等。即使是看似微小的車把角度變化,也會(huì)對(duì)騎行的感知產(chǎn)生影響。 手對(duì)震動(dòng)非常敏感,因此在車頭使用避震裝置,對(duì)于提高自行車騎乘質(zhì)量是有意義的。 首先我們先說一下輪胎 作為自行車和地面的唯一接觸位置,說輪胎對(duì)自行車的騎行感受有著深遠(yuǎn)的影響一點(diǎn)都不為過。大多數(shù)的車手已經(jīng)對(duì)這一概念有了非常直觀地了解,并且很多人也會(huì)通過不同的氣壓或不同品牌的輪胎來改善自己的騎行感受。 較高的輪胎壓力會(huì)降低輪胎的滾動(dòng)阻力,但是這又會(huì)降低舒適性,從而影響到騎行的感受。類似的,不同的輪框?qū)挾群筒煌瑢挾鹊妮喬ヒ?/a>及不同材質(zhì)的內(nèi)胎(對(duì)比丁基橡膠和乳膠內(nèi)胎)的組合也是很重要的。 根據(jù)一些研究結(jié)果,100pis的輪胎胎壓下,發(fā)生10%的變化的影響甚至?xí)雀鼡Q一種車架材質(zhì)來的效果更加顯著。這是因?yàn)轫槕?yīng)性的變化相比鋼架和碳架的差異更大。當(dāng)然,除了順應(yīng)性之外,還有別的影響因素,但是這反應(yīng)了輪胎壓力對(duì)自行車的騎行感受的影響程度。 對(duì)于公路車選手來說,傳統(tǒng)上會(huì)更加的傾向于高胎壓,以期獲得更低的滾動(dòng)阻力,但是過高的胎壓往往又會(huì)帶來更大的震動(dòng),這會(huì)反過來影響速度。 車架材質(zhì)的影響 常識(shí)上人們都會(huì)認(rèn)為不同的車架材質(zhì)會(huì)具有不同的騎行質(zhì)量。鋁合金較為粗糙,鋼和鈦以舒適著稱,而碳纖維因?yàn)槠渥枘崽匦远鴤涫茏放?。然而,盡管這些概念可能流傳已久,但是并沒有真正的硬數(shù)據(jù)可以支持這種觀點(diǎn)。 這其中更重要的原因就是車架的最終尺寸,形狀,結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。比如,使用相對(duì)較小管徑的老式公路車鋼架通常會(huì)給人帶來平滑,安靜的感覺,即使是在顛簸的道路上也是如此。相比之下,具有更大管徑的現(xiàn)代復(fù)合材料的車架則可能會(huì)讓人感覺更為笨重,路感更為嘈雜,并且會(huì)有一種更加獨(dú)特的騎行體驗(yàn)。 不過,這種描述通常都是臆想的,主觀標(biāo)簽對(duì)你的判斷影響很大。真實(shí)的情況是,80年代的艾迪莫克斯賽車更加的讓人難受,而更大管徑的鋁合金現(xiàn)代公路車也仍然可以提供平穩(wěn)舒適的騎行體驗(yàn)。顯然,可以通過控制材料來影響車架的騎行感受,但是如果你沒有親身體驗(yàn)過,并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,就無法判斷車架的騎行感受。 近年來,關(guān)于自行車車架的順應(yīng)性考慮程快速增長(zhǎng)趨勢(shì),而這并不是早期宣傳的材料優(yōu)勢(shì),而是反應(yīng)在車架設(shè)計(jì)上。比如,讓碳纖維材質(zhì)的車架局部產(chǎn)生彎曲,以提供更多的順應(yīng)性,提高舒適性。 復(fù)合材料以其提供的良好順應(yīng)性而著稱,但是這不是來自材料本身,而是來自于設(shè)計(jì)的思路。 自行車的其他部分 我們對(duì)自行車不同部分對(duì)騎行感受的影響的理解都是最基本的。大眾觀點(diǎn)認(rèn)為,任何較大的部件,(比如輪圈形狀,車把口徑,坐管口徑)如果越硬,則會(huì)越不舒服,但是又沒有直接的數(shù)據(jù)來支持這種觀點(diǎn)。 同樣,人們認(rèn)為碳纖維復(fù)合材料可以提高坐管,把立和車把等位置的舒適性,但是正如我們下邊要討論的那樣,情況并非如此。實(shí)際上,一些部件對(duì)騎乘質(zhì)量的影響微乎其微。 隨著市面上的第三方配件的選擇增多,最根本的問題是,我們?nèi)绾蝸眍A(yù)測(cè)新的部件會(huì)不會(huì)提高我們的騎行質(zhì)量? 雖然并沒有肯定的回答,但是我們依然可以通過反復(fù)嘗試來決定選擇。近年來對(duì)于騎行感受的研究遠(yuǎn)未完成,但是在研究中還是出現(xiàn)了一些有趣的概念。 騎行感受研究 大多數(shù)關(guān)于騎行感受的研究主要都集中在使用自行車時(shí)傳遞到車把和車座的震動(dòng)。這種震動(dòng)可以通過靈敏的應(yīng)變儀器和速度計(jì)測(cè)量,但是如果想在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)是非常困難的。 在VELUS的實(shí)驗(yàn)室,他們通過在跑步機(jī)上增加循環(huán)出現(xiàn)的障礙物來獲得可重復(fù)的觀測(cè)。 VELUS實(shí)驗(yàn)小組近十年來一直都在研究關(guān)于公路車的振動(dòng),并且是這類研究中的權(quán)威。通過在“跑步機(jī)”上設(shè)置突起作為重復(fù)變化的地形來監(jiān)測(cè)傳遞到車把和車座的震動(dòng)。 使用這種方法,VELUS研究了不同的車架,前叉和部件(包括不同的材質(zhì))對(duì)車座和車把震動(dòng)的影響,然后再為自行車的不同部分建立影響等級(jí)。 實(shí)驗(yàn)期間獲得的傳導(dǎo)到手變上的數(shù)據(jù):底部代表了垂直力,中間代表了加速度,底部代表了功率。跑步機(jī)上設(shè)置兩處靠近的障礙,重復(fù)測(cè)試三次,通過手變位置上的儀器獲得以上圖表。 上圖的原始數(shù)據(jù)看起來就像地震圖,其中波峰和波谷都反應(yīng)了震動(dòng)的頻率范圍。任何減少都可以被看作是對(duì)舒適性的改善。其中低頻區(qū)域(<50Hz)更為重要,因?yàn)檫@個(gè)頻段通常會(huì)給人帶來不愉快的感受。而高頻段(>100Hz)目前還不清楚對(duì)車手會(huì)帶來怎樣的影響。雖然VELUS還沒有公布詳細(xì)的對(duì)比資料,但是已經(jīng)有另一項(xiàng)研究結(jié)果說明了這種對(duì)比是徒勞的。例如,雖然3T的鋁合金Ergonova Pro車把傳遞的震動(dòng)比碳纖版本更多,但是FSA的碳纖維K-Wing的表現(xiàn)則更像鋁合金的Ergonova,而不是碳纖維版本。 同類型的研究結(jié)果還表明,Cervelo的R5ca車架比R3或者M(jìn)asi Gran Criterium鋼架傳遞的震動(dòng)更少,Specialized Roubaix前叉比Easton的EC90SL前叉更舒適,和Fulcrum Racing 7相比,Zipp 202的車輪會(huì)更為舒適。另一個(gè)有趣的結(jié)論是,該研究無法確定三種不同類型的把立之間有什么區(qū)別(3T ARX Pro , 3T ARX LTD , FSA OS-99 CSI)。 在這項(xiàng)研究中,該團(tuán)隊(duì)嘗試了一各種方式記錄結(jié)果,并發(fā)現(xiàn)在車座和手變上吸收的功率是最大的,一個(gè)小的突起會(huì)向車手的手和臀部傳遞1.5-4W的功率,而不同部件之間的差異可以達(dá)到0.5W。 專門的設(shè)計(jì)“手變”內(nèi)部有各種儀器,可以測(cè)量傳到到車手手上的里和加速度。 車把和前叉對(duì)傳遞到手變上的震動(dòng)影響最大,而車輪和車架對(duì)于車手在車座上的感受更為重要。在手變位置時(shí),車輪對(duì)震動(dòng)的影響較小,而把立沒有影響。對(duì)于其他部件,比如車座和坐管,由于內(nèi)部放置了測(cè)量裝置,所以并沒有參與測(cè)試。整個(gè)測(cè)試過程中,輪胎胎壓都保持一致。 該研究項(xiàng)目的結(jié)果也和最近的另一項(xiàng)研究的結(jié)果相吻合,研究過程要求224名參與者對(duì)影響騎行感受的部件進(jìn)行排序。車座的設(shè)計(jì)成為最重要的部分,緊隨其后的是車架和車把。車輪則被認(rèn)為不那么重要,并且和腳踏,變速和前叉排名相當(dāng)。 雖然這項(xiàng)研究背后還有很多的工作要做,但是從客觀和主觀的相關(guān)性上已經(jīng)表明,大多數(shù)的車手對(duì)每個(gè)部件對(duì)騎行感受的相對(duì)重要性都有一個(gè)直觀地理解,至少在舒適性上確實(shí)如此。不過,他們都忽略了車輪的重要性,包括輪胎和胎壓。 顯而易見的差異 我們?cè)谏线叺挠懻撝幸呀?jīng)提到,車手的感知對(duì)整個(gè)騎行感受的影響很重要。事實(shí)表明,由于不同個(gè)體之間的感知閾值差異,每個(gè)人對(duì)騎行感受也都會(huì)略有不同。閾值在這類表述上被形容為“剛剛可以感受到區(qū)別”,他被定義為個(gè)可以監(jiān)測(cè)到的最小變化。 VELUS對(duì)7名車手進(jìn)行了輪胎胎壓變化的小測(cè)試。每位車都都被要求使用安裝在跑步機(jī)上的自行車騎行一小時(shí),并在跑步機(jī)上設(shè)置一個(gè)突起。在整個(gè)測(cè)試中,更換具有不同胎壓的前輪,以確定每位車手可以重復(fù)識(shí)別胎壓的胎壓數(shù)值。 測(cè)試結(jié)果表明,個(gè)體之間存在廣泛地敏感性差異:該組中的一名車手可以識(shí)別出大約10psi的胎壓變化,而其他人則在30psi或者更高時(shí)才有所察覺。 之后研究小組又進(jìn)行了更大標(biāo)本量的研究,但是不是改變胎壓,他們使用帶有液壓震動(dòng)器的測(cè)試臺(tái)對(duì)騎手進(jìn)行測(cè)試。平均下來,參與者可以可靠的確定震動(dòng)減少15%的變化,并且證明手部比臀部的感覺更加靈敏。 另外一個(gè)有意思的研究結(jié)果是,車手的位置會(huì)對(duì)震動(dòng)的傳遞產(chǎn)生較大的影響。相信有過騎行顛簸路況的人都會(huì)有這種感受,把手放在下把位或者手腕角度特別大的時(shí)候就會(huì)讓地面反饋的震動(dòng)感覺更大,這也正是觀察小組獲得的結(jié)果。此外,由于不同的騎乘位置帶來的不同騎乘感受,也會(huì)反過來影響到輪組對(duì)震動(dòng)的影響,而做出完全相反的判斷。 上圖的夾具專門用于車架的疲勞測(cè)試和耐久性,但對(duì)卻無法提供有關(guān)騎乘質(zhì)量的任何有意義的數(shù)據(jù),雖然工作起來似乎有那么一點(diǎn)相關(guān)。 最后,當(dāng)結(jié)合了個(gè)體之間的顯著差異以后,這和上邊的獨(dú)立個(gè)體研究之間是存在沖突的,甚至是矛盾的,因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn),我們可以在任何給定的自行車配置上擁有舒適的體驗(yàn)。雖然這一觀點(diǎn)還沒有證明自行車的其他特征,比如剛性,操控和相應(yīng)速度等。但是我覺得這些差異也會(huì)適應(yīng)于其他這些要素。 更加深?yuàn)W和難以描述的感覺 關(guān)于上述的研究,他們都主要關(guān)注了一件事,那就是自行車對(duì)地面突起的反應(yīng)測(cè)試。雖然這種方法非常適合從舒適性方面了解騎乘質(zhì)量,但是還有其他方面對(duì)自行車的騎乘質(zhì)量有影響嗎? 就目前而言,沒有哪位自行車工程師可以建造一輛完全符合要求的自行車,即使未來有了技術(shù)突破也同樣不可能。只要車手可以感知到不同車架,前叉和其他部件的差異,就不會(huì)有完美騎行感受的車出現(xiàn)。 曾經(jīng)非常強(qiáng)調(diào)剛性的自行車,現(xiàn)在已經(jīng)開始傾向于騎乘質(zhì)量的真實(shí)感受。 自行車骨子里的魅力所在就是當(dāng)具有不同特性的部件組合在一起時(shí),就一定會(huì)有某種新的印象產(chǎn)生。這種理解非常難以描述,它來自于一種你熟悉的東西,但是你又不能真正的理解它,并且這種變化還在一次次的顛覆你曾經(jīng)的認(rèn)識(shí)。 如果把自行車比作一個(gè)大型管弦樂團(tuán),每個(gè)部件都像樂手一樣在其中發(fā)揮作用,那么車手則像一個(gè)容納樂隊(duì)的音樂廳,每個(gè)人都有自己的聲學(xué)系統(tǒng),可以決定音樂最終傳達(dá)給你的效果。 好了,今天的內(nèi)容就到這里了,我們下期節(jié)目再見,單車基械匠,每天給您帶來更多新奇,好玩,有趣,實(shí)用的單車知識(shí)。拜拜。 |
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