自行车科学：为何同功率下有人快有人慢

你跟朋友一起骑，功率计都显示 250W，结果他比你快 2 km/h。不是功率计坏了，也不是神力加持——是空气动力学、体型、生物力学、滚阻这四个系统加起来的结果。本文拆解每一个变因，并给出你能实际优化的选项。

一、平路 30 km/h 时，80% 的阻力来自空气

在一般车速下，空气阻力是吃掉你功率最多的对手：

速度 (km/h)	风阻占功率 %
20	~55%
30	~75%
40	~85%
50	~90%

研究估计骑士本身占整体风阻 约 80%，剩下 20% 才是车架、轮组、配件。也就是说，你的姿势比你的轮组重要 4 倍。

二、四大影响因素

因素 1：体型（先天）

体型特征	优势情境	劣势情境
小身材（< 65kg）	爬坡（高 W/kg）	平路（小动力输出）
大身材（> 75kg）	平路（高绝对功率）	爬坡（体重拖累）
宽肩膀	—	正面迎风面积大
细长身形	降低前投影面积	—

关键数值：CdA（drag area） = 风阻系数 × 正面投影面积。车手差别可从业余的 0.38 到职业 TT 选手的 0.18。

因素 2：姿势（可训练）

同一人降低把手 3cm，CdA 可降 5–10%，相当于平路多 10–20W 功率的效果，却完全不花电池。

姿势	CdA 相对值
直立（hoods 手上）	1.00
下弯把手（drop）	0.88
前臂平放下弯	0.80
TT 姿势（专用）	0.65

因素 3：体能产出与效率（可训练）

同功率下的「心肺-肌肉效率」也有个体差异：

• Cycling Economy（每瓦特耗氧量）：菁英选手 18–19 ml/W/min，业余 20–22 ml/W/min
• 踏频选择：高踏频（90+）效率高但代谢需求高；低踏频（70–80）耗肝糖但代谢低

因素 4：装备（可购买，但边际效益递减）

装备升级	平路 40km 省时（职业级）
空力头盔 → 一般	30–60 秒
空力框 → 低框轮组	30–60 秒
紧身衣 → 松T	1–2 分钟
无内胎 → 传统外胎	20–40 秒（滚阻）
链条润滑（Wax） → 湿润滑	5–10W 节省

注意：这些数字是职业级风洞测试结果。一般车友使用下，姿势调整 >> 装备升级。

三、自我分析：找出你的最大漏洞

步骤 1：DIY 空力测试

• 找一段无风、无车、近水平的 2km 直线路段
• 用固定功率（例如 200W）、固定齿比、固定姿势，各跑 3 次取平均速度
• 改变姿势或装备后再测 3 次
• 比较速度差异

步骤 2：记录 Relative Effort

比较与朋友同骑的功率-速度数据，若同功率下你明显慢：

1. 先检查姿势：录像从侧面查看头部、背部、手部位置
2. 检查前投影：请人从前方拍照，可量化你的 frontal area
3. 检查踏频：是否卡在不舒服的 70–75 rpm，可尝试 85–90

四、台湾车友可运行的 8 项优化（从便宜到贵）

免费优化

1. 降低肩膀：骑车时「耸肩」是常见错误，放松可降 2–3cm 高度
2. 手肘微弯：让肩膀与胸口更靠近车架
3. Drop 位置练习：平路用下弯把手 50% 以上时间
4. 头部微低：看前方 30m 而非远方 100m

小额投资

5. Bike Fit 专业调整（NT$3,000–8,000）：让你的 drop 不造成背痛
6. 紧身衣 / 连身衣（NT$1,500–5,000）：平路 1–2 分钟/40km 提升

中等投资

7. 低滚阻外胎（NT$2,500–4,000/对）：5–10W 节省，全程路段都有效
8. 碳纤维低/中框轮组（NT$30,000+）：空力 + 降重

五、重量与爬坡的关系：别盲目追求轻量化

武岭级爬坡的现实计算

100 公里 + 累积爬升 3,275m，常见误区是「买最轻车爬最快」。实际上：

• 每轻 1 公斤，理想爬升时间约缩短 0.7–1.0%（爬 5 小时省 2–3 分钟）
• 但减 1 公斤车重可能花 NT$50,000
• 减 1 公斤体重 = 同等效果，而且平路爬坡都受益

结论：减重车手 >> 减重车架，前提是别减到破坏功率。

六、生物力学：三个可调细节

1. 坐垫高度

过高 → 骨盆摇摆、效率下降；过低 → 膝伸展不足、力量流失。膝盖最低点弯 25–30° 为黄金范围。

2. cleat（卡踏扣片）位置

扣片过前 → 小腿肚早疲劳；过后 → 膝前疼痛。扣片中心对准脚掌跖骨头（约大拇指第二指节后 2cm）。

3. Q-Factor（两脚中心距离）

宽 Q 可让大股骨车手更自然；窄 Q 降风阻。初期自然即可，高端可用偏位踏板微调。

七、风洞 vs 户外实测：哪个准？

方法	优	缺
风洞	极精准、变因控制佳	贵（1 小时 NT$30,000+）、亚洲少
Aero Sensor（装在车上）	户外可用、即时	几万元设备，需学习
DIY 固定段测试	免费	风向、体感影响大
Virtual Elevation 方法	用既有 GPS 数据即可	需软件与安静路段

高端车友可研究 Golden Cheetah 的 Virtual Elevation 工具，免费分析你的 CdA 与 Crr。

八、心肺效率的训练

增加肌肉微血管密度 → 提升 Cycling Economy

• Zone 2 长时间：每周累积 8+ 小时 Zone 2
• Sweet Spot：88–93% FTP × 20 分钟 × 3 组，提升乳酸利用
• 踏频交替训练：60 rpm × 5 分钟 → 100 rpm × 5 分钟 × 6 组

避免的陷阱

• 只练中强度中间区（Tempo）会让顶端与底端都不进步
• 缺乏爆发力训练 → 冲刺与攻击时掉队

九、结合实务：你的优化顺序

1. Week 1–2：录像检查姿势，找 3 个最大漏洞（耸肩、擡头、宽膝）
2. Week 3–6：每骑必修正姿势，配合 Bike Fit
3. Week 7–12：在同一段路线重测，记录功率-速度比
4. 季节末：评估是否升级外胎、紧身衣
5. 明年：若预算允许再考虑轮组、头盔

结语

功率不是一切；同瓦特下的速度差异才是业余车友最容易忽略的进步空间。下次你跟人同骑发现落后，先不要怀疑功率计，先看看你在骑乘镜头里的样子。最便宜的 10W 不在购物车里，在你的肩膀与手肘之间。

参考文献

• Blocken, B. et al. (2018). Aerodynamic benefits for a cyclist by drafting. Eur J Mech B Fluids.
• Crouch, T. N. et al. (2017). Riding against the wind: a review of competition cycling aerodynamics. Sports Engineering.
• MDPI Appl Sci (2020). Estimating Cycling Aerodynamic Performance Using Anthropometric Measures.
• Lukes, R. A. et al. (2005). The understanding and development of cycling aerodynamics. Sports Engineering.

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