车座的高低对于蹬车时用力效果的影响分析

张松岩

1、引言

自行车是我们最熟悉的交通工具，我们用自行车旅行，比赛，健身，它不用电不用油，蹬起来就走，方便快捷，而且对自然无污染，可以说自行车是我们生活中的好伙伴，也是将来节能无污染的交通工具发展方向，然而，当我们骑在一辆自行车上时往往会感到车子蹬起来很不舒服，自己感觉有力气想快点走却觉得有劲使不上，骑在这辆自行车上不但速度慢，而且骑车时间过长时膝关节会感到明显不适甚至疼痛。

那么是什么影响了我们的骑车质量呢？其实答案很简单，如果车架的结构是一定的，关键是车座的高度，也就是车座与中轴间的距离，车座的高低直接影响的是腿的屈伸程度，腿屈伸状态的改变会直接影响腿部的发力效果，腿作为自行车的主要动力来源，它的屈伸程度就直接影响着自行车的运动效果及腿部关节舒适的程度。所以座位的高低对蹬车效果有很大 的影响，那么车座多高最有利于我们蹬车发力，而且使膝关节所受的损伤相对减小。对于这个问题本研究做了以下探讨。

2、研究对象与方法

研究对象

运动员在座位高度为多少时的蹬车效果最佳以及在最佳高度时膝关节的角度是怎样的，这个角度是否有推广性，能不能为我们在日常生活中所用，以及是否在自行车比赛中和自行车健身运动中有指导意义。

并有如下数据：

实验器材

MONARK功率自行车，关节角度测量仪，皮尺，秒表。这些器材和仪器均由河北师大体育学院实验室提供。

实验法

根据车座的高低不同会对运动员的蹬车效果有很明显的影响。用MONARK功率自行车记录其在不同座位高度时的转速，同时用关节量角器量出脚踏杆与地面上下垂直时的膝关节角度。本研究制定出了以下方案：为了避免运动员的体力不足而影响实验结果，使其节省体力，本研究将实验分成了两组，第一组座位的高度每次升高6厘米，第二组的座位高度每次升高2厘米，用6厘米的范围找出大概的最适高度，然后用2厘米的范围找出精确的最适高度数值。

（1）首先让运动员骑上自行车熟悉器械并热身；

（2）自行车车座高度由最低高度起，为了节省体力，阻力降为最小10N。运动员坐上自行车后将脚踏杆竖起与地面垂直，然后用关节量角器测量处于高低位时腿的膝关节角度；

（3）运动员用全力蹬自行车20秒，并记录下第5，10，15，20各秒时的转速和在20秒内的最大转速；

（4）将车座升高6厘米再进行一轮测试，方法同上，一直升到当脚踏杆转到与地面垂直运动员的腿部关节全部展开，脚掌刚好踏着脚踏板为止；

（5）围绕出现最高转速时的座位高度的数值进行升降2厘米的测试，测试方法同上。

3、结果

经过对这位运动员在不同座位高度时蹬车的转速和蹬车时膝关节角度的变化的测量，得到数据如下表

4、分析与讨论

通过实验测得的数据发现在第5秒时的转速随着座位的不断升高而有普遍升高，其中在第2轮的63厘米到69厘米这个高度范围内的第5秒的转速虽然在67厘米时有65RPM的出现，其出现原因可能是运动员注意力下降造成的，但也表现了普遍的升高。

其在5秒时刻随着高度的升高而转速也升高的原因在于座位的升高使腿逐渐展开，腿的逐渐展开使髋膝关节骨杠杆的动力臂逐渐增大，随着动力臂的逐渐增大，腿在短时间内能爆发出更大的力，所以随着座位的逐渐升高在第5秒的速度就增大。如果座位调的过高，则表现出一开始速度增加非常快而没有“后劲”。

虽然在第5秒内的速度随座位的升高而升高，但最快速度不是随着座位的升高而升高，它是开始随着座位的升高而升高，而当座位升高到一定高度时最快速度达到最大，如果继续升高座位最快速度就会逐渐减小。造成这一现象的原因是座位升高的同时腿的折叠程度逐渐减小，使骨杠杆的动力臂逐渐增大，增大到一定程度时能够爆发出最大的力，并且功率也是最大的。当达到最大值后如果再继续升高座位，虽然增加了髋膝关节的骨杠杆动力臂但减小了腿在蹬踏自行车时的有效工作距离，使功率无法完全作用于车，致使最终的结果是随着车座的升高作用于车上的功率减小，使最快转速下降。

5、结论

通过以上对运动员蹬车时座位高度的变化与蹬车转速的研究，得出这样的结论：

（1）自行车的结构对运动员的蹬车效果有很大的影响，如果车的结构一定，对蹬车效果影响最大的就是车座的高度，对于本运动员来说要想达到他的最快蹬车速度就必须在他的最佳发力状态下把所有的功都作用在车上，本运动员在65厘米达到最快速度：189RPM，此时的膝关节角度屈腿70度伸腿115度，此高度和膝关节的角度为该运动员的最佳车座高度和最佳膝关节蹬车发力角度。

（2）每个人的体形都不同，此高度和膝关节的角度又与运动员的身高、腿长、大腿长、小腿长、坐高等因素有关，顾其应该因人而异。但大概比例相同，所以本研究得出一参考值E=[（身高-坐高）/身高*100]/车座高=0.631

如果另一位运动员的（身高-坐高）/身高*100与本运动员相等可以用此值求出另一运动员的最佳座位高度，座高=[（身高-坐高）/身高*100]/E

本研究对我们日常生活中自行车的使用和自行车健身以及自行车比赛的座位高度的调节有指导作用，适当的座位高度不仅能使腿部功率得到最大的发挥而且使我们的膝关节得到了有效的保护。现在的自行车的脚踏杆长度都在18到20厘米之间，有很多人反映老式的2-8自行车骑上非常舒适，这是因为它的车架非常大同样是18厘米长的脚踏杆，就是因为车架大了使车座与中轴的距离远了，腿就能够得到充分的伸展，所以2-8骑起来就非常舒适。

本研究提醒大家调整好自己的车座。