自行車功率計的演進

從實驗室走到戶外

透過「功率」量化自行車表現，在現今的自行車競賽與訓練中看起來是件習以為常的事情，但在功率計出現前，功率數據並不像今天，透過自行車碼表或應用程式就能輕易取得；以往只能透過實驗室中的測功儀等儀器收取騎乘功率，雖然這樣的方式可以得到十分精確的功率數據，但這類型的實驗儀器往往費用高昂且不易使用，因此在移動式功率計問世前，功率數據並不像現在那麼容易取得。

德國公司SRM在1988年發展出第一套可在戶外使用的移動式功率測量產品，這樣的工具讓功率數據取得更加的容易，讓應用變得更為全面與多樣。1990年後移動式功率計被正式運用在自行車選手的訓練以及競賽上，這樣的發展也為現今的功率計產品與訓練奠定了量好的基礎；也因為如此，功率才能在自行車運動中扮演關鍵性的角色。

功率量測的原理

功率的量測是透過力量與速度進行計算，簡單來說就是將力量乘上速度或力矩乘上角速度 (P = τ × ω)；依據這樣的計算原理，可以將功率量測方式分為三類，第一類是直接量測，第二類是間接量測，第三類是事後推算；三種功率量測方式各有優缺點，接下來將會對這三類功率量測方式進行詳細的介紹。

一、直接量測

目前最常見的功率計測量方式；主要透過大盤、曲柄及踏板上的感測元件，直接量測騎乘者的踩踏力量，以計算功率的輸出。直接量測最大的優點就是準確度高，同時也因為直接量測是最早被運用在功率計上的測量方式，而且是直接量測騎乘者的踩踏力量，大眾對其數據的接受度也普遍較高；雖然直接量測有技術發展成熟與數據準確等諸多的優勢，但仍然存在著使用上的限制，最主要的限制為必須更換原有配件，拆裝需要特殊工具與對自行車結構有相當程度的了解，因此非常不方便且不容易在多台自行車間更換。其次是硬體成本過高，雖然有越來越多的廠商投入功率計開發，因此讓功率計的價格有逐漸降低的趨勢，但整體價格仍然偏高，加上不方便拆裝更換，因此仍然不易普及。

二、間接量測

間接推算是近幾年才出現的功率測量方式，雖然發展時間相較於直接量測晚，但由於後續演算法的進步，使得間接量測的功率數據與直接量測的數據有很高的相關性，且資料傳輸的穩定性也不斷的提高，例如：PowerPod及Arofly可透過風阻與地面反作用力計算功率。Arofly主要透果地面反作用力來推算踩踏力量，因為地面反作用力的大小與踩踏力量具有非常高的相關性，只是方向相反，因此透過地面反作用力來推算出踩踏力量，再搭配慣性感測器的數據計算出功率輸出。方便性是間接推算具有最大的優勢，與直接量測相比，間接推算所需要的器材相對簡單，因此可以縮小器材的體積與降低重量，且較為容易拆裝，便於在不同自行車間進行更換。

三、事後推算

事後推算是利用使用者上傳的路線、速度、踏頻等各項騎乘參數，透過應用程式進行事後整理與大數據的分析，提供後續使用者騎乘功率的推算參數，例如：在相同的路線下，透過騎乘時間計算出騎乘速度，並利用騎乘速度比對功率大數據資料庫，提供使用者在這樣的騎乘速度下，功率的參考值。STRAVA是目前將大數據分析使用在自行車的最佳案例；由於STRAVA有眾多的自行車騎乘者使用，且軟體內部也建構完善的路線資訊，例如：距離、坡度等，因此可以透過使用者上傳的騎乘數據，加上事後演算法進行分析以及統計，建立使用者的騎乘狀況與模式。同時利用相同的路線但不同的騎乘時間，即可計算出騎乘速率；利用所有使用者上傳的路線、踏頻與速度，預估騎乘表現，例如：騎乘者的體重及騎乘速率，推算出平均功率，提供沒有功率計的騎乘者，了解自身騎乘狀況與表現。

功率計的發展

未來發展可分為硬體、軟體兩大類；硬體方面，製造技術的提升與更多的廠商投入功率計市場，價格會持續降低，而且不同量測技術的出現，例如：間接量測以及事後推算，也提供了準確與穩定的功率數據，讓消費者的選擇不再侷限於傳統的直接量測型功率計，這樣的發展趨勢會讓未來功率數據的取得更為方便。

軟體方面，除了現今自行車錶所提供的功率參數外，在未來的發展上應會朝向如何提供更為全面的訓練參數以及騎乘技術參數，透過功率計的普及可以蒐集到更多的騎乘參數，透過後續的資料處理與統計分析，找出更為新穎的訓練指標，或發展出判斷騎乘技術的方法，以提供騎乘者更為全面的功率參數，讓功率不僅只有自行車錶上的數據，而是可以提供更為全面且精確的進階指標，讓騎乘者更加明確的瞭解自身的騎乘狀況。