Knowledge is power--自行車功率計

功率計的發展

1988年,德國公司SRM發展出第一套可在戶外移動式的功率測量產品;這樣的發展使功率這項數據離開傳統的實驗室與固定式測功儀,讓在戶外騎乘的過程中也能夠收取功率數據。而1990年後,這項戶外移動式功率計被利用於自行車選手的訓練與競賽上,同時也奠定了功率在自行車競賽與訓練的基礎。功率量測的方式也從以往的透過大盤中的應變規計算出功率,發展出許多不同的量測方式,例如:輪組上的花鼓與胎壓的變化等,多樣化的功率量測產品出現,也讓功率計的價格更加親民,使得業餘自行車愛好者也能夠使用到與職業選手相同的功率量測裝置。

雖然在自行車運動上,功率計的應用已經相當成熟,且自行車表中內建的演算方法也能夠得到許多與功率相關的進階參數,例如:平均功率、標準化功率以及不同訓練區間等,但功率的應用與未來發展是否只局限於目前能夠得到的各項參數,答案是否定的。在2017年運動科學期刊 (Journal of Sports Sciences) 發表了一篇對功率數據的回顧性研究 (Knowledge is power: Issues of measuring training and performance in cycling),內容對功率相關數據與未來發展提出了相當詳細且有系統的說明,在以下內容會作出系統性的介紹。

一、臨界功率

代表人體可以維持長時間穩定運動下的最大功率輸出,在臨界功率下乳酸的生成與代謝達到穩定狀態;換句話說,當以低於臨界功率以下的運動強度進行騎乘時,乳酸的代謝速率大於生成速率,因此可以進行長時間且穩定的騎乘;相反的,如果強度高於臨界功率,乳酸的生成速率將大於代謝速率,使人體逐漸出現疲勞現象。但臨界功率的檢測過程至少需要進行四次不同持續時間的測驗,且需要在設備完善的實驗室中進行,因此較不容易量測。

先前的研究結果說明,運動表現會隨著持續時間的增加而達到一個穩定數值,而利用持續時間與體重功率比所繪製出功率變化曲線,便可以看出整體的功率變化,並透過曲線的變化檢視選手的能力指標與訓練狀況。雖然隨著運動持續時間的增加,功率會趨近一個穩定的數值,但數值的大小卻可以反應出選手能力的高低,當數值越大表示選手可以在長時間下維持較高的功率輸出,也說明選手有較佳的能力表現;也能透過曲線的變化了解訓練內容對選手能力的提升狀況。不同能量系統需要特定的訓練強度及訓練量,下表為不同訓練目的所需的訓練強度與持續時間,利用功能性閾值功率(FTP)、保留心跳率(HRR)為基礎或運動自覺強度(RPE),制定所需要的訓練強度與訓練持續時間,讓訓練又明確的目的以及更高的效率。

(延伸閱讀:自行車臨界功率 (CP) 與功能性閾值功率 (FTP)

Knowledge is power--自行車功率計
透過數據量化訓練,讓選手與教練可以精確的掌握更為全面的訓練狀況。

二、功率的變異性

在耐力運動的訓練與競賽過程中,選手以及教練皆會希望以較為穩定的配速與節奏完成訓練或競賽,雖然訓練時可以透過功率等參數控制速度與節奏,但是在競賽的過程中,必須對比賽狀況執行攻擊與防守等戰術應用,因此功率與節奏無法像訓練時的穩定;當整體變異性越大時,說明在競賽的過程中,經常出現需要瞬間提高功率輸出的狀況,這樣的騎乘方式相對於穩定的騎乘會對體能產生更大的消耗;以下圖為例:雖然兩場競賽的平均功率相同,但功率輸出圖卻能明顯看出差異,表示在競賽的過程中強度有明顯的不同,對選手產生的生理壓力也不同;因此可以透過競賽過程中,功率的變異性判斷競賽強度。透過競賽過程中功率的變異性,可以了解競賽過程中的變化,也可以了解不同的競賽對選手生理上的壓力大小。

Knowledge is power--自行車功率計

相同的平均功率,但標準差卻不同,反應競賽內容與強度不同

三、騎乘技術的判斷

功率除了可以反應競賽與訓練的狀況外,也可以用於判斷騎乘者的騎乘技術;雖然在騎乘的過程中,功率大小可能會隨著外在環境的不同而變化,例如:上、下坡以及逆風、順風等因素,但技術較優異的騎乘者會利用騎乘技術,例如:踩踏頻率與力量等,將功率控制在一個較為穩定的數值;夠過在相同環境下的騎乘功率,便可以判斷出不同騎乘者的騎乘技術優劣。

功率未來的發展

由以上的應用可以發現,功率並不是只有自行車表所顯示的數字與經過計算後的進階參數而已,且從功率計問世以來,功率在自行車運動的可用性與相關參數的發展已經出現很大的變化;目前的發展趨勢看來,市售功率計的成本將會持續降低且規格會繼續提高,並且能夠提供更為準確的功率與進階數據,使得功率計可以更加普及;這樣的發展可以讓資料的收集更為容易,將會對自行車運動提供更有效的訓練規劃與競賽策略。

未來自行車功率計的發展將可朝向更詳細更精確以及更廣泛更應用兩個方向,更詳細的是,透過功率計將一圈內的功率分期;由於目前對功率的計算方式是以一圈為單位計算平均功率,但透過下踩期與回復期的分期方式,可以將踩踏過程做更為詳細的區分,例如:四期、八期等,這樣可以看出在踩踏過程中更細微功率的變化,以作為更精確的技術分析依據。更廣泛的是,大數據的分析與後續演算法的處理,利用功率計的普及與數據取得更加容易,長時間的監控與大數據分析,個別建立選手的訓練與競賽表現的模組,透過模組的建立可以提供教練與選手在不同訓練模式下,身體能力的變化且用於優化訓練。

參考文獻:Passfield, L., Hopker, J. G., Jobson, S., Friel, D., & Zabala, M. (2017). Knowledge is power: Issues of measuring training and performance in cycling. Journal of Sports Sciences, 35(14), 1426-1434.

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