一、前言
本章將詴著由以下小節，解釋本論文的研究宗旨。首先在「自行 車科學概述」中簡述自行車科學之重要性及其涵蓋的學門。接著於「研 究背景及動機」說明為因應台灣多雨的氣候以及特殊地形等因素，故 本研究欲利用自行車科學開發一可模擬實路上坡及真實阻抗之自行 車訓練台。然而模擬阻抗前必頇先認識各種騎乘狀況下產生之阻抗及 其中的因果關係，因此「文獻回顧」將匯整「模擬室外阻抗」為宗旨 的相關文獻，並從中概述模擬室外真實阻抗之方法。最後由「研究目 的」總結並列出本研究嘗詴要完成的目標。
1.1 自行車科學(cycling sciences)概述
國際自行車總會的一小時紀錄競賽(Union Cycliste Internationale, UCI Hour Record)是個同時具備公信力及悠久歷史的世界級自行車競 賽，自 1876 年起紀錄不斷刷新，迄今紀錄已往前推進了一倍之多，
而這明顯的進步，正是自行車科學(The science of cycling)發展的成 果。在一小時紀錄賽中，研究學者們最令人驚訝的表現，莫過於 1993 年蘇格蘭籍工程師 Graeme Obree，他自科學及工程的角度出發，開發 出獨特的低風阻姿勢(The "crouch" , or "tuck" position) ，如圖 1，並以
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業餘選手的身份參賽，一舉創下驚人的世界紀錄，成為傳奇的選手。
圖 1 Graeme Obree’s crouch/tuck position
近年來著名的自行車選手 Lance Armstrong 也利用功率(Power meter)及新陳代謝參數(Metabolic parameters)等科學數據作為訓練的 依據，在環法賽(Le Tour de France) 中無往不利蟬聯七次冠軍
(1999-2005)。百年來諸如此類的例子層出不窮，科學家們不斷地研究 及發展出許多提昇選手成績的方法，如利用空氣動力學
(Aerodynamics)的原理調整選手姿勢(Kyle 1986; Kyle 1989; Capelli, Rosa et al. 1993)、發展功率預估系統幫助選手擬定策略 (Marion and
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Leger 1988; Gregor, Broker et al. 1991; Capelli, Rosa et al. 1993; Olds, Norton et al. 1993; Olds, Norton et al. 1995; Olds, Norton et al. 1995;
Bassett JR, Kyle et al. 1999; Broker, Kyle et al. 1999; Moseley and Jeukendrup 2001; Schumacher 2002) 、以新陳代謝參數(Metabolic parameter)界定踩踏時的標準(Baseline)(Fernandez-garcia,
Perez-landaluce et al. 2000; Padilla, Mujika et al. 2000; Padilla, Mujika et al. 2001)以及利用肌肉骨骼系統的模擬來降低騎乘自行車時運動傷害 發生的機率 (Solomonow, Baratta et al. 1988; Gregor, Broker et al. 1991;
Hirokawa 1991)，由此顯見自行車科學之研究確有其重要性與發展潛 力。
圖 2 自行車科學探討內容示意圖
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自行車科學所探討的內容如圖 2 所示，整個運作方式自人體內 部而起，從新陳代謝系統(Metabolism system)提供能量驅動神經肌肉 骨骼系統( Neuromuscular-skeletal system)，接著再將能量以踩踏的方 式施加於曲柄(Crank)，藉由鏈輪(Chainring)以扭力(Torque)及踩踏率 (Cadence)之形式產生踩踏功率(Power)，克服阻力(Resistance)後所呈 現的就是自行車實際的動力表現。由以上的描述可察覺到自行車科學 所涵蓋的領域實是相當廣泛，從工程力學(Engineering mechanics)、空 氣 動 力 學 (Aerodynamics) 、 生 理 學 (Physiologic) 、 生 物 物 理 學 (Biophysics) 、 生 物 力 學 (Biomechanics) 一 直 到 人 體 測 量 學 (Anthropometry)等學門內都有相關的參數，且絕大多數有著相關性或 因果關係。也由於跨領域學門的結合使然，自行車科學有著相當多元 的發展。