トラックバイクのサイズを大きくすべき理由

Instagramで東京 2020 大会前の Q&A を公開してから数週間経ちますが、なぜトラック ライダーはロード バイクよりも (少なくとも) 1 サイズ大きいトラック バイクに乗るべきなのかという質問が殺到しています。

本題に入る前に、私はバイクフィッターでもなければバイオメカニクスの専門家でもないことを述べておきたいと思います。これらは、現在のトラックサイクリングのバイクのフィットがなぜそうなっているのかについての私の考えと経験です。このブログ投稿はディスカッションを目的としていますので、同意できない点や、もっと注意を払う必要があると思われる点があれば、お気軽にコメントしてご意見をお寄せください。

地元の自転車競技場で見かけるトラック サイクリストのほとんどは、自分には小さすぎる自転車に乗っています。かつてトラック サイクリストは、両方の競技に適した自転車のフィット感を再現するために、ロード バイクと同じサイズの自転車に乗っていました。スチール フレームの自転車に乗っていた当時は、フレームのたわみを抑えるためにサイズを小さくするライダーもいました。複合技術のおかげで、フレームの剛性を心配する必要はなくなりました。

今日のサイクリング特有の空気力学と生体力学に対する理解が深まるにつれ、トラック サイクリスト、特にトラック スプリンターの人間工学や自転車のフィット感は、UCI の自転車設計ルールのいくつかの小さな変更と連動して進化してきました。

自転車に乗る人の空気抵抗は、自転車のシステムにかかる抵抗の 60% 以上を占めます。その大部分は圧力抵抗で、ライダーの姿勢を低く抑える低圧の空気によるものです。

https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1346-causes-of-aerodynamic-drag

ライダーの抵抗を減らす最も簡単で効果的な方法の1つは、正面面積を減らすことです。正面面積を減らすと、ライダーが通過するときに移動する空気の量が制限されます。これにより、ライダーの後ろの低圧空気の量を減らすことができます。 - より空気力学的に効率的なシステムを作る。正面面積を減らすには、長く、低く、狭くなることが必要で、これはバイクのフィットと装備に段階的な変更を加えることで実現します。

トラック サイクリング レースはロード サイクリングに比べて距離が比較的短いため、快適性やライダーの姿勢が長時間続くことは大きな問題ではありません。ほとんどのライダーは、快適性をある程度犠牲にして、よりアグレッシブで空気力学的な姿勢を取ることを正当化できます。

到着

より空気力学的なバイクのフィット感に向けた最も根本的な変化は、ライダーのリーチを増やすことです。

自転車のトータルリーチとは、ボトムブラケットのスピンドルの垂直線からハンドルバーの前端までの長さです。これは、ボトムブラケットの垂直線からヘッドセットの上部までの長さであるフレームセットリーチと混同しないでください。

https://www.ridemedia.com.au/product/australia-unveils-latest-argon18-track-bike-the-electron-pro/

ライダーごとに最適なトータルリーチは異なります。セットアップを大幅に変更する前に、時代を先取りしたプロのトラック専用バイクフィッターに相談することをお勧めします。ライディングを真剣に考えている場合は、質の高いバイクフィッティングが重要です。エアロにすると、パワー出力やレース中に必要な高パワー出力を維持する能力が損なわれる可能性があるためです。この点を念頭に置いて、トラックバイクのバイクフィッティングに関する以下の情報や考えはすべて鵜呑みにしないでください。この議論の目的で私が提案するものがすべての人に適しているとは限らないからです。

長いリーチにより、いくつかのことが達成されます。

1. 姿勢を長く/低くする

リーチが長くなればなるほど、胴体も伸びます。これにより、前頭面積とCdA*を減らすことができます。

*CdA は空気抵抗係数の略語です。単位のない無次元数です。CdA は物体の抵抗サイズ、形状、表面の質感によって決まります。

2.身体を動かすためのスペースが広がる

リーチが長くなると、効率的な体の動きのためのスペースが増えます。これについては後ほど詳しく説明します。

サドルの位置

自転車のトータルリーチの測定基準 (上記) にはサドルの位置は含まれていません。サドルの位置は、自転車の有効リーチに大きく影響します。ほとんどの場合、ライダーはルールで許される限りサドルを前方に配置します。これはほとんどの場合、ボトムブラケット スピンドルの垂直線から 5cm 後方です。

UCI 機器規則条項 1.3.013

https://www.ridemedia.com.au/product/australia-unveils-latest-argon18-track-bike-the-electron-pro/

サドルをできるだけ前方にすると、ライダーの腰が前方に回転して、アーチを形成せずに腰を低く平らに保つことができます。生体測定と最適なパワー出力の点では、すべてのライダーにとって常に最適な位置とは限りませんが、前方のサドル位置は、ライダーのペダルストロークの頂点で腰の角度をより開いたままにします。

サドルを前方に押し出すと、問題が起こります。合法的に移動できる範囲でサドルを前方に押し出すと、ハンドルに届く範囲が実質的に狭まることに注意してください。

フレームサイズ/デザイン

フレームセットは、最適なエアロフィットを実現するためのすべての幾何学的要件の中核です。ステムとバーを交換してリーチを長くすることはできますが、十分な大きさのフレームセットがなければ、ライディングパフォーマンスとコントロールを犠牲にして、いつまでも尻尾を追いかけることになります。

この説明では、フレーム サイズが XXcm であると言及する場合、これはトップ チューブの長さを指します。

まずは簡単なエクササイズから始めましょう。次にトラックバイクに乗るときは、エアロポジションに腰を下ろし、ドロップの前方にあるバーを握ります (座った状態で全力疾走するときに手を置く位置)。肘を曲げて前腕が地面と平行になるようにし、ペダルをこぎ始めます。膝と肘の関係に注目してください。膝が肘に触れたり、肘の前で動いたりすることがありますか? そうなる場合は、おそらくもっと大きなフレームを探す必要があるでしょう。

身長の高いライダー（6 フィート以上）なら、中古市場で XL トラック バイクを手に入れるのが非常に難しいことに気付いたかもしれません。これは、サイズを大きくして新しいエアロ バイク フィットのトレンドを取り入れるライダーが増えているため、XL トラック バイクの需要が高まっているためです。身長の低いアスリートは、中型および大型のフレーム オプションが豊富に用意されているので、幸運です。

簡単な比較ガイドとして、世界中のオリンピック メダリストのライダーと、彼らが東京 2020 オリンピックで使用していたフレームのサイズをまとめたスプレッドシートを以下に示します。これらのライダーはこれらのバイクに細心の注意を払ってセットアップされていることに注意してください。また、これらのライダーの 1 人とサイズが似ているからといって、彼らが乗ったバイクのサイズがあなたにも適しているとは限りません。

規律	性別	ライダーの高さ	自転車フレームサイズ
スプリンター	女性	174cm（5フィート8インチ）	59cm
持久力	男	181cm（5フィート11インチ）	61cm
スプリンター	男	180cm（5フィート11インチ）	60cm
スプリンター	男	185cm（6フィート1インチ）	63cm
持久力	女性	175cm（5フィート9インチ）	59cm

https://www.uci.org/docs/default-source/equipment/clarificationguideoftheucitechnicalregulation-2018-05-02-eng_english.pdf

ラージとエクストラ ラージの Kinsei フレームセットはどちらも、フロント ホイール ベースの限界まで押し出されています。唯一の違いはトップ チューブの高さで、ヘッド チューブとシート チューブが長くなります。Koga が同じフレーム セットで非常によく似た形状の 2 つを製造していることは、バー統合による空力上の利点を考慮すると奇妙に思えるかもしれません (詳細は後述)。

バーとステム

最適化のために次に検討する領域は、ハンドルバーとステムの組み合わせ (一般にコックピットと呼ばれる) です。私の意見では、コックピットは、ライダーの前方からきれいな空気に最初に当たるバイクの領域であるため、エアロ効果を得る上でトラック バイクの最も重要な部分です (ライダーは含みません)。

私は自転車のハンドルとステムをモジュラー システムの 2 つのコンポーネントと見ています。各パーツを交換することで、姿勢を調整し、空気力学、出力、制御の最適なバランスが得られるように自転車のフィットを最適化できます。

トラックでの持久走とスプリント競技では、ハンドルバーの位置に関するルールが異なります。持久走の場合、UCI ルールでは、ハンドルバーが前車軸の垂直線から 5cm 以内まで届くように制限されていますが、スプリント競技では、ハンドルバーが前車軸から 10cm まで届くように制限されています。これらのルールは、自転車のコントロールを維持するための安全対策として意図されています。

UCI 機器規則条項 1.3.022

いかなる場合でも、ハンドルバーの前部は、自転車の制御ゾーンである前輪車軸を通る垂直線に対して 5 cm の許容範囲を超えてはなりません。ハンドルバーが前方に位置するほど、自転車の操縦性が低下し、障害物や突風に素早く反応しにくくなります。さらに、これにより、自転車のライダーの重心が移動し、制御を失うリスクがさらに高まります。

持久力バー

ロードバイクでは、サイクリストはほとんどの場合、フードポジションで走行します。ロードバイクのフードはハンドルバーの前に垂れ下がっているため、ドロップからのリーチがさらに広がります。また、フードにより前腕を水平位置に下げることができるため、ライダーの前面領域が少し減少します。ハンドルバーの 5cm 制限内に抑えながらトラックバイクと同様のポジションを実現するために、ライダーはリーチの差を補うためにリーチの長いフレームセットを選択します。Velobike Bunch Bars は、 UCI リーチルールと機器設計規制を遵守しながら、ロードバイクのフードライディングポジションを再現するために、フードがバーに統合された状態で設計されています。

ハンドルバーの幅は、エアロに関して考慮すべきもう 1 つの重要な点です。以前よりも細いハンドルバーを選択するライダーが増えています。細いハンドルバーは、腕を胴体と一直線にまとめることで、ライダーの前面面積を減らすことができます。また、狭いハンドルバーは、集団走行中に集団をすり抜けやすくなります。細いハンドルバーは、ハンドリングに若干の妥協を伴います。狭いハンドルバーでは、走行中に制御されたステアリング調整を行うのが少し難しくなりますが、これはすぐに慣れることができます。一度狭くすると、他のすべてがトラクターに乗っているように感じられます。特にロード バイクに戻るとそうです。

バンチ バーは 330 mm 幅のドロップを特徴とし、フードの先端では 264 mm まで狭くなっています。フード部分が狭くなったことで、ライダーは前腕を内側に折り込んで、エアロバー付きのパシュート バイクのように、きれいな空気の中で集団の先頭を走ることができます。

スプリントバー/ステム

スプリンターは、最も速い自転車ライダーの一人です。トップレベルのスプリンターは、最高速度が 80 km/h (50 mph) を超えます。このような速度では、CdA が低いことが非常に重要です。

短距離走者が 100% の力を発揮すると、加速が止まり、それ以上速く走れなくなる地点に到達します。これは、入力パワーと抵抗力 / 摩擦力の間の均衡点です。

より速く進むには 2 つの方法があります。

1. 出力を上げる
2. 抵抗を減らす（空気抵抗が主な原因です）

こうした高速走行に必要なパワーの関係は、抗力要因により指数関数的（非線形率で増加）です。つまり、走行速度が速いほど、加速し続けるために必要なパワーの差が大きくなります。したがって、強いことは重要ですが、空気抵抗をほんの少し増やすだけで、速度にかなりの違いが生じる可能性があります。これが、メダルを獲得できるかどうかの違いを生む可能性があります。

シェルドン・ブラウンの以下の図は、速度が上昇するにつれて抵抗の増加を克服するために必要なパワーが指数関数的に増加することを示しています。グラフはこれらの値の関係を示すためだけのものであることに注意してください。グラフで使用されている数値は、トラック サイクリングの正確性や代表性を示すものではない可能性があります。

これらすべては、スプリントバイクのセットアップのバーやステムとどのように関係しているのでしょうか?

前述のように、スプリント イベントのハンドルバー リーチ ルールは、エンデュランス バイクのセットアップよりも長くなります。トラック スプリンターは、これらのルールを大いに活用して、集団レース バイクよりもさらにエアロを最適化します。プロ レベルのスプリンターは、非常に長いステムを備えた、可能な限り長いバイクに乗っています。

ステムが長い自転車は、少しふらふらした感じがします。急なカーブを曲がるときに手を動かす弧が長くなるため、反応性や機敏性が若干低下します。一方、ステムが長いと乗り心地が非常に安定し、ライダーはコントロールを損なうことなく、より狭いハンドルバーを使用できます。2020年の東京オリンピックでは、スプリントサイクリストはドロップハンドルで幅280mmという狭いハンドルバーを使用していました。

ドロップが前輪の高さより低い、低く下げられたステムは過去のものとなりました。多くのライダーがハンドルバーの高さも高くしていることに気づいたかもしれません。XL サイズのフレームでも、多くのライダーは上向きに急角度のステムを使用していたり​​、ステアリング チューブに十分なスペースがあったりします。ハンドルバーを高くすると、背中を平らにし、低い体勢を維持しながら、前腕を地面と水平に保つのに役立ちます。

長いフロントエンドと高いハンドルバーは、スタンディングスタートにも適したセットアップです。長さが長いということは、ライダーがさらに前方に飛び出すことができ、ハンドルバーを少し越えて、クランク回転のデッドスポットゾーンでライダーがペダルに力を加えることができる期間が長くなることを意味します。

グレートブリテンチームスプリント、東京2020、https://morecadence.jp/track/87636/2

東京2020オリンピックに向けて、ニュージーランドスプリントチーム向けにLongboi Sprint Stemsを開発しました。

ステムには、逆ボルト フェースプレート取り付けシステムが採用されており、ステムの前縁の乱雑さを取り除き、テーパー ボルト ヘッドをステムの翼型プロファイルの後縁に統合します。

Longboi ステムは、入手可能な中で最も強度と重量の比率が高いアルミニウムから機械加工されており、長さが 170 mm を超えるカスタム ステムでも優れた剛性を発揮します。ニュージーランド オリンピック スプリント チームの Sam Dakin は、Longboi がこれまで使用したステムの中で最も剛性が高いと述べています。

現代のトラック バイクのサイズと装備に関するこのブログ投稿はこれで終わりです。今後、さらにポイントを追加することになるでしょう。私が見逃していると思う点があれば、下のコメント欄でお知らせください。