重點摘要:路面振動會讓肌肉不自覺地額外收縮、拉高攝氧量與心率,這是運動生物力學有據可查的現象;BERD Dyneema 軟幅條把高頻碎震濾掉,減少的就是這部分負擔。實驗量到的是:振動讓攝氧量多 3–6%、心率多 5–7%、力竭時間縮短兩成;而登山車避震實驗證明,把振動濾掉,這些負擔就降回來。輪組層級的減震能拿回多少,目前沒有直接研究——本文把量到的和還沒量的分開講清楚。
前言:用運動科學研究看 BERD 輪組降低疲勞的機制
許多騎士在體驗過 BERD 超高分子量聚乙烯纖維(Dyneema)「軟幅條」後,最一致的回饋就是:「長時間騎下來,體力消耗似乎變少了」、「下坡與碎震路面的疲勞感顯著降低」。這種體感究竟是心理作用的「玄學」,還是有據可循的「科學」?
運動生物力學研究指出:傳導至騎乘者身上的路面振動,會誘發肌肉無意識的補償性收縮。這種額外收縮會無形中增加能量消耗,也是神經肌肉疲勞累積的來源之一。
肌肉調諧理論:路面碎震如何偷偷吃掉你的瓦數?
根據運動力學界著名的「肌肉調諧理論(Muscle Tuning)」,當人體軟組織受到外部振動衝擊時,神經系統會自動指揮肌肉進行微小而持續的收縮,以吸收並抵抗諧振能量,防止軟組織產生過度形變與損傷。
針對自行車振動的生理實驗,量到的結果大致如下:
關鍵實驗數據分析:
• 攝氧量(VO₂)與心率上升:相同功率下加入振動,攝氧量與心率會上升(Sperlich et al., 2009);30 位訓練車手的量測是攝氧量 +2.7%、心率 +5–7%(Viellehner & Potthast, 2021);實地以相同速度爬越野路 vs 柏油路,攝氧量多 6%、心率多 9 下(Macdermid et al., 2015)。
• 耐力被吃掉:只從踏板輸入振動、其他條件相同的漸增測試中,力竭時間從 60 分鐘縮短到 47 分鐘,受試者多半以「腿沒力」為停止原因(Samuelson et al., 1989)。這部分氧氣與能量花在「抵抗振動」而不是「推進車輛」上,長途累積下來就是體能的隱形損耗。
肌電訊號(EMG)分析:神經肌肉疲勞的監測真相
透過肌電圖(EMG)即時量測騎士在不同振動環境下的肌肉活化程度,科學家得以窺見肌肉疲勞的累積過程:
1. 張力性振動反射(Tonic Vibration Reflex):路面衝擊傳導至車身時,會誘發肌肉產生非自主的張力性反射。實驗量到振動下小腿三頭肌、肱三頭肌、前臂屈肌活化明顯提高;膝、踝關節的屈肌與伸肌「共同收縮」增加,手臂與肩膀肌肉在幾乎整個踩踏週期都被迫維持不必要的張力(Viellehner & Potthast, 2021, 2022)。
2. 減震系統的效果:登山車實驗最清楚——全避震車在顛簸滾筒上比硬尾車攝氧量少 8.7 ml/kg/min、心率少 32 下、自覺疲勞(RPE)少 2.6 級(Titlestad et al., 2006);63 分鐘顛簸路騎完,硬車的肌肉損傷指標(肌酸激酶)上升 92 IU,避震車只上升 9 IU(Seifert et al., 1997)。但這是行程以公分計的避震;毫米級的公路車減震系統,短時間測試只量到上半身舒適度提升,能耗沒有差異(Viellehner & Potthast, 2020)。軟幅條的減震量級落在兩者之間,目前沒有直接研究。
耐力與舒適:研究說了什麼、還沒說什麼
把這些研究放在一起看,對長距離騎乘的意義是:
• 舒適與主觀疲勞(RPE):減震提升舒適度是各研究最一致的發現;自覺疲勞程度(Borg Scale,RPE)在登山車避震實驗中也一致下降(Titlestad et al., 2006;Seifert et al., 1997),公路車減震系統的短時間測試則沒有量到。
• 耐力:振動會縮短力竭時間(Samuelson et al., 1989),避震能降低長時間顛簸騎乘的肌肉損傷(Seifert et al., 1997)——但「減震輪組能延長多少耐力」還沒有人直接量過。對動輒六、七小時的長距離挑戰來說,少扛一點振動不會是壞事。
結語:省下抗震能量,換取更遠里程
綜合這些研究,「路面振動會增加能耗、肌肉張力,並縮短耐力」是量到的事實;「把振動濾掉能降低這些負擔」在登山車避震上也是量到的。BERD 編織幅條減少的就是這部分不必要的負擔,實際能拿回多少,會隨路況、騎乘時間與個人差異而不同——我們在雪巴爬坡與P62 長距離兩篇裡記錄的實騎體感,可以當作補充。
無論是挑戰一日北高、雙塔這類長距離賽事,還是武嶺等艱困的爬坡路線,把體能真正花在踩踏輸出上,就是 BERD 軟幅條科技為騎士帶來的價值。
延伸閱讀:BERD 獨家軟幅條技術說明|一日北高、雙塔長距離輪組指南|BERD 台灣在地維修服務中心
相關理論與論文出處:
- Samuelson, B., Jorfeldt, L., & Ahlborg, B. (1989). Influence of vibration on work performance during ergometer cycling. Upsala Journal of Medical Sciences, 94(1), 73–79.
- Seifert, J. G., Luetkemeier, M. J., Spencer, M. K., Miller, D., & Burke, E. R. (1997). The effects of mountain bike suspension systems on energy expenditure, physical exertion, and time trial performance during mountain bicycling. International Journal of Sports Medicine, 18(3), 197–200.
- Nigg, B. M., & Wakeling, J. M. (2001). Impact forces and muscle tuning: A new paradigm. Exercise and Sport Sciences Reviews, 29(1), 37–41.
- Titlestad, J., Fairlie-Clarke, T., Whittaker, A., Davie, M., Watt, I., & Grant, S. (2006). Effect of suspension systems on the physiological and psychological responses to sub-maximal biking on simulated smooth and bumpy tracks. Journal of Sports Sciences, 24(2), 125–135.
- Sperlich, B., Kleinoeder, H., De Marées, M., Quarz, D., Linville, J., Haegele, M., et al. (2009). Physiological and perceptual responses of adding vibration to cycling. Journal of Exercise Physiology Online, 12(2), 40–46.
- Macdermid, P. W., Fink, P. W., & Stannard, S. R. (2015). The effects of vibrations experienced during road vs. off-road cycling. International Journal of Sports Medicine, 36(10), 783–788.
- Viellehner, J., & Potthast, W. (2020). The effect of road-bike damping on neuromuscular short-term performance. Sports Biomechanics, 19(6), 723–737.
- Viellehner, J., & Potthast, W. (2021). The effect of cycling-specific vibration on neuromuscular performance. Medicine & Science in Sports & Exercise, 53(5), 936–944.
- Viellehner, J., & Potthast, W. (2022). The effect of vibration on kinematics and muscle activation during cycling. Journal of Sports Sciences, 40(15), 1760–1771.