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自行車空力學:VAM 與爬坡效率的科學分析

訓練科學
匿名
2026年5月21日
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引言

在台灣自行車圈,「幾分鐘上武嶺」幾乎等同於展示訓練成果的終極指標。但武嶺的成績不僅取決於 FTP,更受到體重、VAM、空力學,以及爬坡策略的綜合影響。理解爬坡的物理學與生理學,才能真正科學地規劃訓練與比賽節奏。

VAM:衡量爬坡能力的通用語言

VAM(Velocità Ascensionale Media,平均攀升速率) 由義大利車隊醫師 Michele Ferrari 引入,定義為每小時爬升的垂直高度(m/h)。

VAM 的計算公式

VAM = 爬升高度(m)/ 騎行時間(h)

例:合歡山東武嶺段(約 1,200 公尺爬升,典型成績 2–3 小時)

  • 2 小時完成:VAM = 600 m/h
  • 3 小時完成:VAM = 400 m/h

VAM 的參考基準

車手等級 VAM(m/h) 功率體重比(W/kg)
環法冠軍(≥10% 坡) 1,600–1,800 6.0–6.5
職業車手 1,200–1,500 5.0–5.8
Cat 1–2 業餘精英 900–1,200 4.0–5.0
訓練業餘(中高階) 600–900 3.0–4.0
一般車友 400–600 2.0–3.0

VAM 與坡度的關係

在不同坡度下,相同功率體重比對應的 VAM 不同。坡度越陡,空氣阻力佔比越小,VAM 越能精確反映功率體重比:

  • 坡度 < 6%:空力影響顯著,VAM 誤差較大
  • 坡度 6–12%:VAM 是可靠的爬坡能力指標
  • 坡度 > 15%:幾乎純靠功率體重比,空力影響可忽略

爬坡的物理學分解

爬坡的總阻力由三部分組成:

F_total = F_gravity + F_aero + F_rolling

  • 重力阻力(F_gravity):= m × g × sin(θ),是爬坡的主要阻力,在 8% 坡度時佔總阻力約 80–85%
  • 空氣阻力(F_aero):在低速爬坡時佔比較小,但在 8% 以下緩坡時仍不可忽視
  • 滾動阻力(F_rolling):輪胎變形損耗,與車重和路面有關,約佔總阻力 5–10%

優化爬坡效率的關鍵策略

策略 1:功率體重比(W/kg)的優化

這是爬坡表現最直接的決定因素:

  • 提升 FTP:系統化訓練提升功率分子
  • 體重管理:在不損失功率的前提下減重,是 W/kg 提升的快速路徑
  • 減少 1 公斤體重 ≈ 武嶺東進提速約 2–3 分鐘(以體重 70 公斤、FTP 250W 為基準估算)

策略 2:空力姿勢調整(緩坡段)

坡度 < 6% 的緩坡(如東武嶺前段的長緩坡),空力學仍有明顯影響:

  • 降低軀幹角度(把手降低 2–3 公分),可降低約 5–10% 的空氣阻力
  • 穿著緊身車衣(vs. 寬鬆衣物)可節省 1–3W 的空力損耗
  • 安全帽選擇:空力型安全帽在 30+ km/h 速度下有 5–10W 優勢

策略 3:配速策略(Pacing)

研究顯示,均勻配速(Even Pacing) 在長距離爬坡中通常優於前快後慢或前慢後快:

  • 功率波動越大,氧耗越高(每增加 10% 功率變異,氧耗增加約 3–5%)
  • 建議全程功率維持在目標值的 ±5%(例如 FTP 250W,爬坡目標 210W,維持 200–220W)
  • 台灣長坡前段往往人群密集,容易跟風衝太快;保持自己的節奏是最重要的紀律

策略 4:輪組選擇

在坡度 > 8% 的真正爬坡段:

  • 輪組重量差異(1,200g vs. 800g)在 8% 坡度下相差約 5–8W
  • 輪圈高度對爬坡幾乎無優勢(但在緩坡段有空力優勢)
  • 爬坡專用淺框輪組(< 30mm 框高)是台灣山地賽事的最佳選擇

台灣爬坡數據參考

武嶺東進(埔里起點,52 公里,3,275m 爬升):

  • 業餘中高階目標 VAM ≈ 550–700 m/h
  • 對應功率體重比約 2.8–3.5 W/kg
  • 建議比賽配速:以 92–95% FTP 開始,後段維持至力竭

實用建議

  • 用 VAM 追蹤進步:相同路段的 VAM 是追蹤爬坡進步最直觀的指標,比時間更能消除天氣影響
  • 緩坡注意空力:遇到 < 6% 的緩坡,記得收低身體,不要浪費能量對抗風阻
  • 功率計是爬坡的必備工具:心率在爬坡時有延遲,功率計才能即時告知你是否在目標強度
  • 體重管理的時機:賽前 4–6 週可考慮輕度熱量赤字,但訓練量大的週期不宜減重

結語

VAM 數字背後是物理學與生理學的交匯。提升爬坡能力,核心是提高功率體重比,輔以合理配速與空力優化。台灣豐富的山地環境是車手的天然訓練基地,每一次爬坡都是累積 VAM 數據、分析自身表現的絕佳機會。