在环法的21个赛段中，根据每个赛段的不同特点，职业车手们都可以从他们的赞助商那里选择一些不同的车型。

他们可以灵活使用爬坡型的轻量车款，或是气动性能优良、但也更重的气动车款。车队会根据当天赛道的海拔图、风向和风速、骑行里程以及综合地形为车手们选择合适的装备，他们不计成本，为的是让车手们专注地骑行，不被各种问题困扰。

那么，这两种车款在爬坡时的差异是否真的很明显？爬坡型公路车是否真的要比气动型公路车要好？外媒邀请了来自Specialized、Trek、Cervélo和Cannondale的专业工程师来一起探讨这个问题，看看他们都有那些有趣的想法。

骑行圈有一种说法是，职业车手在骑行时，当骑行路面的坡度在8%左右时，爬坡型公路车的优势会高于气动型公路车。这种说法真的准确吗？

Cannondale研发工程师及空气动力学家内森·巴里

车手的输出功率越低，他们爬坡就越慢越艰难，爬坡型公路车优于气动型公路车的坡度临界点就会下降，这很容易理解，但这仅仅是事实的表面。为了具体回答这个问题，我们就要回到支撑这一概念的基础科学，以确保这种说法不被人误解。

“当骑行路面的坡度在8%左右时，爬坡型公路车的优势会高于气动型公路车。”这个说法本身就是生搬硬套，对某些特定数据的过度简化。

在恒定速度下，整车质量对车手所需功率的影响最小，而车手的大部分的输出功率都用于克服空气阻力。而随着道路越来越陡峭，骑手就必须消耗更多的能量，留下克服空气阻力的力气也会变少，因此他们的骑行速度会降下来。在一些非常陡峭的坡度上，车手的速度会非常低，已经没有太多力气去克服空气阻力。

因此，在所谓8%的“优势坡度点”，车手们或许将消耗同等的力气去克服空气阻力和重力。作为自行车研发厂商，我们感兴趣的不是车手输出功率的大小，而是车辆和装备整体性能的差异，我们会去探究空气阻力或重量的变化如何影响车辆性能。

一个比较明显的例子就是轮组的选择。与精心设计的高框气动轮组相比，低框轮组可能更轻，但牺牲了空气动力学效率。很显然，在平坦的道路上，高框低风阻的轮组更可取。

首先需要明确的是，即使是在以非常低的速度爬山时，车手也会受到空气阻力的影响。只要你在移动，空气阻力就永远不会下降为零。

为什么职业车手所谓的“优势坡度临界点”会更高呢？因为他们一般有着很高的输出功率，在某一特定的坡度下，职业车手会比业余车手爬坡速度会更快，因此他们面临更多的空气阻力需要克服。这就意味着空气阻力对他们的表现影响较大。

此外，整个人车系统的密切配合也会影响职业车手的表现，不仅仅骑行装备或整车的单一影响。比如我们考虑升级轮组，预计节省100克的重量（先暂时忽略空气动力学的影响）。对于重量控制在1600克以内的高性能轮组，能够减少100克是一个很客观的数字。对于一辆重约7.5公斤的自行车而言，重量将减轻1.3%。然而，骑行性能的表现取决于总重量——包括车手自己。

通常，自行车仅占总重量的10%左右。对于骑乘这辆自行车的75公斤车手而言，节省下来的100克重量仅能降低总重量的0.1%。因此，这种升级带来的爬坡性能的改善微乎其微。

那么车手的输出功率是如何影响所谓“优势坡度点”的变化呢？这其实没有一个确切的答案。主要归结为三个关键变量：空气阻力的变化、重量的变化以及骑手体重对整体重量的影响。

这三个关键变量可以通过构建曲线模型去详细对比了解，但仅能适用于特定的装备、车辆和车手。一旦轮组、车架、头盔或者骑行穿着发生变化，最终的结果可能存在很大差异。

但构建曲线模型有点复杂，可能并不适用于普通车友。我们可以用一个简单的案例去解释里面的奥秘。试想一下，当你在自行车上增加1公斤的纯重量会发生什么？对于高性能公路车而言，增加的这个重量是难以接受的，很多车友会觉得肯定对整车性能造成很大影响。

但一位75公斤的业余车手骑着7.5公斤的车，在7%的坡度上以15公里/小时的速度爬升，他平均输出275W的功率。在这些条件下，增加1公斤的重量只会给车手增加3W的空气阻力，相比此前仅仅增加了1%多一点。

对于一个没有参加高水平比赛的业余车手来说，这种细微不会影响或破坏他们的骑行乐趣。换句话说，这仅仅相当于在5公里的爬升中损失不到0.5秒。而随着车手输出功率的减少也会降低速度，在路段上耗费的总时间也会相应延长。

而车重或许并不像大多数车手认为的那么重要。即使没有空气动力学的设计，整车相差1公斤重量对于骑行速度的影响也相对较小。何不如把1公斤的重量放在升级空气动力学套件上？

对于固定的车手和相同的输出功率，在平坦的道路上骑行时，气动公路车会比轻量化的爬坡公路车节省至少20W的功率。

虽然降低自行车的重量要相对容易得多，无非就是更换一些轻量级的部件。但对于几乎所有的车手和骑行场景而言，与减轻自行车的重量相比，优化自行车的空气动力学更能让你的骑行速度快得明显。

我们再次拿之前说的轮组来做比较，首先选取两对轮组， 第一对轮组重量轻，为1300克，但是低框，风阻较高。第二对轮组使用高框的空气动力学设计，重量为1500克。

我们基于前文所述的平均输出275W功率的75公斤车手来构建图表。下面的图表绘制了该骑手在不同坡度下的功率输出分布点。

▲该图表显示，在输出功率不变的情况下，车手都是把这些功率分配至哪些地方。

根据以往经验，随着坡度的增加，骑行速度也会下降。在坡度为0%的时候，车手的骑行速度非常快（38公里/小时），但当坡度来到10%的时候，车手的骑行速度就会非常慢（约11公里/小时）。

这个图表能够更直观地看到，随着骑行道路越来越陡峭，在输出功率不变的情况下，车手都是把这些功率分配至哪些地方。

随着坡度的增加，车手需要将更多功率用于克服爬升，只能留下更少的功率来保持骑行速度。而随着骑行速度的下降，空气动力学发挥的优势也会减少。

对于两个不同轮组而言，我们可以计算它们在不同坡度下，耗费车手骑行功率的变化。通过计算，我们可以推算出坡度6%时是轻量化底框轮组“弯道超车”的临界点。

在任何低于6%的坡度下，外观气动、重量重的轮组在骑行速度上更快。只有当坡度超过6%时，更轻的轮组才有优势。但请注意，骑行在6%的坡度上，车手的用于爬升的功率明显多于克服空气阻力。但最后的总输出功率是不变的，只是功率分配的不同。如前文所述，车手自重的改变、空气阻力和整车重量的变化阻力都会改变这个临界点的数值。

随着骑行速度的增加，车手所面临的空气阻力会以非线性的方式增长。职业车手相比业余车手的功率输出更多，整体重量也更轻，所以他们的平均骑行速度都会很快，这就意味着他们需要克服大量的空气阻力，空气动力学的优势对他们很重要。

在平坦的路面上骑行，业余车手相比职业车手，更能从气动公路车上“薅羊毛”。因为业余车手一般体重较大，虽然输出功率没有职业车手那么可怕，但他们也面临较少的空气阻力，在加上空气动力学套件的配合，他们能节省下更多的功率用在其他方面。

然而，一旦来到爬坡路段，随着骑行速度的下降，重量就成为了决定性因素。职业车手仍然会比业余车手产生更多的功率，因此他们可以长时间保持较高的速度骑行，保持空气动力学的性能优势。但是业余车手不仅体重更大，能够产生的功率也会较少，所以他们的速度会比职业车手下降得更快，也会相应降低自行车空气动力学优势的发挥。

Trek高级空气动力学家约翰 戴维斯

如果说早在几年之前，“当骑行路面的坡度在8%左右时，爬坡型公路车的优势会高于气动型公路车。”这种说法或许是准确的。但现在大部分自行车都采用了或多或少的气动设计，这种说法已经发生了变化。

我们就用自家的2021款轻量爬坡公路车Emonda与2023款气动型公路车Madone进行对比。上图显示，在无风的环境下，体重73公斤、输出功率150W车手的骑行下，Emonda要比Madone更快的坡度临界点在3%至6%之间。

如今，大部分的公路车都采用了或多或少的空气动力学设计，曾经所谓8%的“优势坡度临界点”也在下降。我们认为，风向的变化也会对这个临界点造成影响，逆风和大多数的侧风对气动型公路车更加有利；而顺风则会让爬坡型自行车更容易“击败” 气动型公路车。

此外，车手重量的增加也会推动爬坡型公路车更快地达到这个临界点；但车手重量的降低，情况将会更加有利于气动型自行车。

为了模拟相应的情况，我们选择了自家的Tarmac SL7和超轻量型公路车Aethos进行模拟测试，在多种场景中骑行它们。参与测试的是一名70kg的车手，并为两款车安装滚阻一致的轮胎。

▲Specialized Tarmac SL7

▲Specialized Aethos

总体结论：车手的输出功率越强大，骑行道路越陡峭，车手才能享受到气动设计与重量优势平衡的“红利”；而由于平均骑行速度更快，高功率车手都更适合气动型自行车。

▲Tarmac SL7与超轻量型Aethos的对比

当坡度来到5%或者更多的时候，Aethos的优势才能凸显出来；有趣的是，车手骑行速度的变化也会对两款车型的优势发挥产生影响。

我们拟定3 W/kg、4.5 W/kg和6 W/kg的功率体重比，分别代表纯业余车手、较厉害的业余车手和职业车手。对于所有车手来说，5%坡度是一个分水岭，随着坡度更加陡峭，车手之间的时间差距开始拉大。

所以我们在平均坡度为10%的柏油路面上，计算车手骑行不同自行车所用的时间变化。数据显示，在一小时的骑行中，3 W/kg的纯业余车手骑行Aethos要比骑行Tarmac SL7快25秒；4.5 W/kg的较厉害的业余车手骑行Aethos要比骑行Tarmac SL7快19秒；而6 W/kg的职业车手骑行Aethos要比骑行Tarmac SL7快14秒。

▲TARMAC SL7对比“经典”气动车

需要注意的是，测试中的环境在比赛中比较少见。比如完美的空气阻力环境和持续的10%坡度。另外，超轻量型Aethos需要添加额外重量才能符合比赛要求，所以我们也是需要考虑具体的骑行环境。

我们做了TARMAC SL7对比一台“经典”气动公路车也是为了好玩。结果相当令人难以置信。TARMAC SL7在平路上几乎没有放弃任何东西，但在爬坡时获得了4倍的收益。与“经典”气动公路车相比，TARMAC SL7在平路上1小时慢5秒，但在10%的爬坡上，1小时快了20-25秒。

责任编辑：Avalon