分析自行車比賽中的跟騎:破風手也能獲得功率加成,沒想到吧!

破風 自行車 騎行 讀書 單車基械匠 2019-06-05

當你正在騎行時,忽然有一個更快的車手從你身邊超過,此時你馬上離開車座,搖車,緊緊咬住對方的後輪……對,你可以更快的提速,就像一雙無形的翅膀在“撲稜著”幫助你前行,你會發現在同樣力量的情況比平時快了5公里或者更多,而且更加輕鬆,更加省力。

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跟風,跟車,跟騎……等等的稱呼,這已經是基本上每個騎手都知道的“祕密”戰術,但是當我們在這樣做的時候,我們究竟可以節省多少能量?當你爬坡時,跟騎是否還能節省體能?獲益的只有跟騎的人嗎?被跟騎的人是否也會獲得一定的收益呢?這些問題在幾十年裡一直都是自行車圈和學術界在討論的問題。

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基礎

當我們騎行時,我們需要克服三種力:重力,滾動阻力和空氣阻力。當我們在平坦的道路上以30公里每小時騎行時,風阻可以佔到總阻力的80%。而當我們把速度提高到50公里每小時的時候,風阻則會增加到94%。這樣看起來就很明瞭了,速度越快阻力越大,而阻力越大,你跟騎的時候就會受益越多。

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那麼究竟可以從跟騎中節省多少體力呢?有趣是,關於這個問題,在學術界也似乎並沒有達成共識。研究顯示,對於跟騎的車手來說,阻力一般會減少27-50%之間,而確切的數字則會受到很多變量的影響:比如前邊騎手的尺寸(說身高或者體寬都不太合適),和他在車上的位置(上把位,下把位,還是低姿態的破風狀態),以及和前方車手之間的距離,風的方向和強度等等。

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簡單來說,雖然跟騎確實給騎行帶來了很多的影響,但是其影響的範圍受到太多因素影響。不過通過仔細閱讀關於這個領域的研究,我們可以知道在不同情況中跟騎最有效的情況下,我們可以從中獲益多少。

集團騎行

根據Chester R·Kyle在1979年的研究得知,假設你已經處於大集團的中間,你應該可以在集團中減少高達44%的阻力。

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那麼,在集團中的正確位置是哪裡呢?根據集團的規模,通常最好是在車隊的中間位置,你的前後左右都有人。這意味著你可以從各個方向都避免風的影響。大部分都不會希望自己處在大集團的最後方,雖然似乎看起來這個位置可以節省更多的體力。Chester在研究中發現,前方車手之間的空隙依然會讓你獲得更大的阻力。

但是需要指出的是,Chester的研究是基於完美對齊的情況下的研究。他發現,根據車手之間的重疊和側面距離的情況的不同,風阻的降低會在0-30%之間。

緊緊抓住前方的車輪

為了獲得更大的收益,你應該讓你的前輪離前車多遠呢?很不幸,這個問題依然沒有一個明確的答案。下圖顯示了各種研究中嘗試確定前輪最佳距離時得出的不同的結果:

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橫軸代表距離,縱軸代表阻力,右側為年份和研究人員註解,頂部為標題:自行車跟騎

在Chester R·Kyle1979年的研究中顯示,最好儘量的讓前輪靠近前方車手,並且當你向前縮短距離時,阻力就會減小。但是其他近期的研究得出了不同的結論。

2014年,Barry的論文表明,距離前車10cm的距離比更靠近前車效果要更好。Marco Belloli在2016年的研究中(上圖中的紅線)採用在風洞實驗室中進行測試,雖然得出的結果基本表明了越靠近前車風阻越小,不過距離和阻力減少之間並不是呈現線性關係。更確切的說,在Belloli的研究中,前輪在35cm的距離上,實際是要比更近的20cm時阻力更小的。另外需要注意的是,當跟騎車手和前車距離達到一米時,仍然會減少38%的阻力,這是一個非常可觀的數字。

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從這些研究中,很難得出究竟後車的前輪要離前車的後輪多近才算的上是最佳距離。但是至少從上圖的研究中可以發現,只要你在前車後方的40cm範圍內,你就一定會獲得不錯的收益。

前方破風的車手也會同樣受益?!

前邊的研究已經很明顯得告訴了我們,只要我們處在集團中,無論多少,我們都能節省體力。但是,作為集團一員的破風選手實際上也會獲得一定收益。

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Andy G·Edwards和William C·Byrnes在他們2007年的研究中發現,在前方為後方破風的車手也會減少1.63%的阻力,原因是車手背後的“推動”效應。大概意思是後方的車手填補了前方車手後方的空間,使得空氣需要流過兩個車手,而不會單獨在前方車手後部形成湍流。

顯然,前方車手依然需要比後方跟風的車手付出更多努力。但是需要注意的是,和獨自騎行相比,騎行在一個集團前方依然是可以節省體力的。

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2013年在Bert Blocken的研究中,他們對兩名車手的氣動阻力進行研究時也得出了類似的結論。Blocken希望找到在團隊計時賽中最佳的戰術配合,以便可以充分利用每一位車手的體力。他發現,當四名車手以一列縱隊騎行時,前方破風的第一名車手要比獨自騎行減少2-3%的阻力。第二名車手減少約27%,而第三和第四名車手可以減少約35%的阻力。

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因此,被“咬住”實際並非如此可怕。無論你是在參加團隊計時賽,還是隻是下班騎車回家,跟在你身後的人實際上可以幫助你騎的更快,即使不那麼容易察覺,這種幫助也依然存在。(組隊拉練的小夥伴可以感受一下)。

上坡時跟騎依然有效嗎?

當我們在收看環法,環意,環西班牙等比賽的時候,會看到頂級車手會在上坡路上一字排開。但是當在上坡的時候,跟騎真的也同樣有好處嗎?

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就像前邊所說,你騎的越快,你獲得的阻力也就越大。但是當開始爬坡時,速度就會下降,你所遇到的阻力也會下降。同時你的輸出將大部分被用來克服重力,而不是抵抗風阻。

事實上,就像邁凱輪應用技術公司的空氣動力學專家Matt Williams在文章中指出的那樣,當車手騎行在6%的上坡路段時,會有高達80%的能量用來克服重力。相比之下,風阻的比例則大約只剩下10%。相比之下,在30公里每小時的速度下騎行則會有80%的的阻力來自於風阻。

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由於風阻並不會像平路騎行那樣佔據主導地位,因此跟騎獲得的收益就會很少。這就是為什麼你不會經常看到車手在爬坡賽段使用專門的氣動車架的原因。它們需要儘量的輕,克服重力的影響,而不是試圖獲得空氣動力性能。

對於那些騎行在一個小集團中的人來說這種感覺會更加明顯,在上坡賽段中獲得的優勢會很少,但是又很難量化這種差異。不過,1998年在一篇名為《騎自行車上坡和下坡》的論文中寫道:“速度大約在16公里每小時時,空氣阻力基本就可以忽略不計,跟騎也就幾乎毫無意義。”

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那麼,為什麼職業車手仍然選擇在爬坡賽段跟騎呢?首先,除了最陡峭的賽段以外,職業車手的爬坡速度通常都會超過16公里每小時。即使他們沒有像在平路上跟騎那樣節省能量,也依然可以節省一些體力。在自行車比賽中,合理分配體力一直是永遠的戰略安排,特別是在持續幾周的大環賽上。

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然後還有一部分是處於心理上的暗示。有一名可以領騎的車手可以幫助你保持節奏甚至可以讓你比平時單獨騎行時騎行的更快。這些暗示給你帶來的收益不僅僅是當速度超過20公里每小時才可以獲得。

總結

正如我們所看到的,在量化跟騎的好處時,這項研究還遠沒有完成。這是由許多變量因素所造導致的,尤其是在阻力隨著前方車手的尺寸和位置以及騎手的牽引力還有外部環境的變化而變化時。但是不管怎樣,我們都知道跟騎是絕對可行的,而且研究也一致表明,通過正確的跟騎,你可以節省大量的體力。

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注:克服風阻所需要的功率實際上和車手的速度成正比(假設在沒有風的影響下)。

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