智能化訓(xùn)練器材在提升自行車運動員耐力與速度中的貢獻

摘要：隨著競技體育的發(fā)展，智能化訓(xùn)練器材在自行車運動中的應(yīng)用日益廣泛。本文系統(tǒng)地探討了心率監(jiān)測儀、核心體溫檢測系統(tǒng)、空氣阻力計算儀和智能補水傳感器等設(shè)備的技術(shù)特點及應(yīng)用效果。研究發(fā)現(xiàn)，這些設(shè)備通過實時數(shù)據(jù)采集與分析，為耐力和速度訓(xùn)練提供了精準(zhǔn)的個性化支持，顯著提升了運動表現(xiàn)。同時，多維數(shù)據(jù)的整合與動態(tài)反饋機制進一步優(yōu)化了訓(xùn)練策略，為運動員在復(fù)雜環(huán)境中平衡訓(xùn)練效果與健康風(fēng)險提供了保障。研究結(jié)果不僅豐富了運動訓(xùn)練理論，還對器材設(shè)計優(yōu)化和現(xiàn)代競技訓(xùn)練體系的發(fā)展具有重要參考價值。

關(guān)鍵詞：智能化訓(xùn)練器材" 自行車運動" 耐力素質(zhì)" 速度素質(zhì)" 運動表現(xiàn)

中圖分類號：G818 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-03-139-3-ZQ

前言

隨著科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的自行車訓(xùn)練方法已難以滿足現(xiàn)代競技體育日益提高的要求。在高水平賽事中，運動員之間的差距往往微乎其微，這對訓(xùn)練方法的精準(zhǔn)性和科學(xué)性提出了更高的要求。智能化訓(xùn)練器材的出現(xiàn)，為提升訓(xùn)練效果提供了全新的技術(shù)支持。這些設(shè)備不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測訓(xùn)練數(shù)據(jù)，還能根據(jù)個體特征優(yōu)化訓(xùn)練方案，大幅度提高了訓(xùn)練的科學(xué)性和針對性。

近年來，智能化訓(xùn)練手段逐漸成為競技自行車運動的重要組成部分。根據(jù)國際自行車聯(lián)盟的統(tǒng)計，超過85%的世界職業(yè)車隊已經(jīng)配備了智能化訓(xùn)練系統(tǒng)。此外，多項國際頂級賽事的冠軍選手也將智能化訓(xùn)練視為提升競技水平的關(guān)鍵因素。例如，英國自行車隊在備戰(zhàn)2020年奧運會期間，利用智能化訓(xùn)練大幅優(yōu)化了運動員表現(xiàn)并取得了優(yōu)異成績。

智能化訓(xùn)練器材的核心優(yōu)勢在于其技術(shù)先進性和功能多樣性。通過整合傳感器、算法以及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，這些設(shè)備能夠?qū)崟r監(jiān)控運動員的生理、心理和技術(shù)表現(xiàn)，為制定個性化訓(xùn)練方案提供科學(xué)依據(jù)。相比于依賴教練經(jīng)驗和運動員主觀反饋的傳統(tǒng)方法，智能化訓(xùn)練顯著提升了訓(xùn)練的精準(zhǔn)性和動態(tài)調(diào)整能力。在自行車運動中，耐力與速度是決定成績的關(guān)鍵因素，智能化訓(xùn)練器材通過實時數(shù)據(jù)采集和深度分析，幫助運動員優(yōu)化生理狀態(tài)、技術(shù)動作和心理表現(xiàn)，進一步提高訓(xùn)練效果和比賽成績。

本研究通過分析智能設(shè)備對自行車運動表現(xiàn)的影響機制，為相關(guān)領(lǐng)域的進一步研究提供了理論基礎(chǔ)。研究成果不僅為現(xiàn)代運動訓(xùn)練理論的完善提供了參考，也對我國自行車運動水平的提升和優(yōu)秀運動員的培養(yǎng)具有重要現(xiàn)實意義，同時為訓(xùn)練器材的設(shè)計與開發(fā)提供了指導(dǎo)。本文將重點探討智能化訓(xùn)練器材在自行車運動員訓(xùn)練過程中的應(yīng)用，以及其對提升運動員耐力與速度的積極作用。

1、核心概念

1.1、智能化訓(xùn)練器材

智能化訓(xùn)練器材是指融合現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能算法的先進運動訓(xùn)練設(shè)備，能夠?qū)崟r采集、分析和反饋運動員訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并通過智能算法提供個性化訓(xùn)練建議的高科技裝備。其核心特征是數(shù)據(jù)驅(qū)動、智能交互和精準(zhǔn)訓(xùn)練，旨在通過技術(shù)手段優(yōu)化運動訓(xùn)練過程，提升運動員的訓(xùn)練效率和競技水平。

1.2、耐力素質(zhì)

耐力素質(zhì)是指運動員在長時間、高強度運動中保持穩(wěn)定運動強度和技術(shù)水平的生理和心理能力。從學(xué)術(shù)角度看，它是一種復(fù)合生理特征，主要通過有氧代謝系統(tǒng)的效率、肌肉耐疲勞能力、心肺功能儲備以及心理韌性等多維度指標(biāo)來綜合評估。核心表現(xiàn)為在持續(xù)性運動中維持較高運動強度的能力。

1.3、速度素質(zhì)

速度素質(zhì)是指運動員在最短時間內(nèi)完成特定運動任務(wù)的生理和神經(jīng)系統(tǒng)能力，是運動技能中反應(yīng)迅速、快速加速、動作速度的綜合表現(xiàn)。學(xué)術(shù)上，它涉及神經(jīng)－肌肉系統(tǒng)的快速動員、肌纖維收縮特性、神經(jīng)沖動傳導(dǎo)速度以及肌肉爆發(fā)力等生理機制，是衡量運動員競技能力的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

2、智能化訓(xùn)練器材在自行車領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1、可穿戴補水傳感器

水分管理是自行車運動員在訓(xùn)練和比賽中保持耐力的關(guān)鍵因素。然而，運動員在高強度訓(xùn)練或比賽中常常因?qū)Ｗ⒂谌蝿?wù)而忽視身體發(fā)出的缺水信號。針對這一問題，總部位于倫敦的初創(chuàng)公司Flowbio推出了Flowbio S1，這是一款專為鐵人三項運動員、自行車運動員和跑步者設(shè)計的可穿戴補水傳感器。在耐力運動中，如自行車訓(xùn)練和比賽，水分的平衡對運動員的生理狀態(tài)和運動表現(xiàn)具有重要影響。不當(dāng)?shù)乃止芾砜赡軐?dǎo)致脫水、運動能力下降甚至健康風(fēng)險。然而，自行車運動員在長時間的高強度訓(xùn)練或比賽中，往往難以及時感知體內(nèi)水分的損失并采取有效措施。

為了解決這一問題，F(xiàn)lowbio公司推出了Flowbio S1，這是一款基于汗液實時分析的智能補水管理設(shè)備。運動員可以將其夾在心率監(jiān)測器上或直接貼在皮膚上，通過監(jiān)測汗液中的水分與鈉離子流失情況，設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸至配套應(yīng)用程序。利用先進的算法，該系統(tǒng)能夠生成個性化的動態(tài)補水計劃，幫助運動員精確補充水分。值得注意的是，該設(shè)備不僅關(guān)注即時水分補充，還能基于擴展的數(shù)據(jù)和人工智能預(yù)測運動員在訓(xùn)練或比賽中的水分需求，并提供賽前、賽中和賽后的具體補水建議。

Flowbio S1還具有良好的互聯(lián)功能，可以與主流健身設(shè)備和應(yīng)用（如Garmin、Wahoo、Zwift等）集成，分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)以識別補水問題區(qū)域，并提供具體的改進建議。例如，通過將補水管理與功率輸出、心率變化和訓(xùn)練時長等關(guān)鍵指標(biāo)關(guān)聯(lián)，該系統(tǒng)能夠幫助自行車運動員優(yōu)化補水策略，從而提升耐力表現(xiàn)。

目前，F(xiàn)lowbio S1已在職業(yè)自行車賽事中進行應(yīng)用測試，并展現(xiàn)了顯著的實用價值。未來，隨著技術(shù)的進一步普及，F(xiàn)lowbio S1有望成為自行車運動員日常訓(xùn)練裝備中的標(biāo)準(zhǔn)配置，類似于如今廣泛使用的心率監(jiān)測器。通過實時的汗液監(jiān)測和個性化補水計劃，F(xiàn)lowbio S1為自行車運動員的耐力訓(xùn)練提供了一種科學(xué)且高效的水分管理方式。這項技術(shù)不僅提高了運動員在訓(xùn)練和比賽中的表現(xiàn)，也為未來基于智能設(shè)備的運動生理管理提供了新的發(fā)展方向。

2.2、心率監(jiān)測儀

心率監(jiān)測是評估運動員生理負荷、制訂訓(xùn)練計劃以及優(yōu)化運動表現(xiàn)的重要工具。在自行車運動中，不同訓(xùn)練目標(biāo)（如耐力提升與速度優(yōu)化）對運動員的生理狀態(tài)要求各異，心率數(shù)據(jù)可為訓(xùn)練強度的精確控制提供可靠依據(jù)。通過實時監(jiān)測和分析心率變化，運動員能夠確保訓(xùn)練負荷處于目標(biāo)心率區(qū)間，從而避免過度訓(xùn)練或訓(xùn)練不足的風(fēng)險。

Wahoo新推出的TRACKR心率監(jiān)測器首次采用充電式電池設(shè)計，單次充電可提供長達100h的續(xù)航時間，大幅提升了設(shè)備在長時間訓(xùn)練和多日比賽中的適用性。其先進的檢測算法能夠提供精準(zhǔn)的實時心率數(shù)據(jù)，即使在高強度運動或復(fù)雜環(huán)境下（如戶外賽道、室內(nèi)高功率沖刺）也能保持穩(wěn)定性能。此外，TRACKR心率監(jiān)測器通過ANT+和藍牙技術(shù)實現(xiàn)了與多種設(shè)備的無縫連接。運動員可以將其與Wahoo ELEMNT碼表等設(shè)備配合使用，以獲取更加全面的訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析；同時，該設(shè)備還與主流GPS智能手表和手機應(yīng)用（如Zwift、STRAVA、Nike Run Club、Adidas Running）完全兼容，進一步拓展了其生態(tài)系統(tǒng)的適用范圍。TRACKR的IPX7防水等級使其能夠適應(yīng)雨天騎行、汗流浹背的高強度訓(xùn)練甚至越野比賽等多種場景，為運動員提供了全方位的使用保障。

在耐力訓(xùn)練中，持續(xù)維持低至中等強度的訓(xùn)練負荷是提高有氧能力的關(guān)鍵。TRACKR的實時心率監(jiān)測功能能夠幫助運動員精準(zhǔn)控制心率在目標(biāo)有氧區(qū)間（如最大心率的60%—70%），以最大限度提升訓(xùn)練效率并避免乳酸過早積累。此外，其長續(xù)航性能特別適合長距離騎行和階段性耐力訓(xùn)練，使運動員能夠在多日賽或長途訓(xùn)練中維持一致的心率監(jiān)控。

在速度訓(xùn)練中，短時間內(nèi)的高強度沖刺（如間歇訓(xùn)練）對心血管系統(tǒng)提出了更高的要求。TRACKR的快速反應(yīng)算法和精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集功能，能夠即時反饋運動員心率的變化情況，確保訓(xùn)練強度達到無氧代謝閾值以上。通過分析沖刺階段的心率峰值和恢復(fù)階段的心率下降速度，運動員可以評估自身的無氧能力和恢復(fù)效率，為速度訓(xùn)練的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

此外，TRACKR與室內(nèi)智能騎行平臺（如Zwift）和室外設(shè)備的高度兼容性，使得運動員能夠在不同訓(xùn)練場景下無縫切換，從而更有效地整合耐力與速度訓(xùn)練目標(biāo)。TRACKR心率監(jiān)測器的推出為自行車運動員提供了一種高效且多功能的訓(xùn)練工具。其在耐力訓(xùn)練中的長效監(jiān)控能力，以及在速度訓(xùn)練中的實時反饋優(yōu)勢，將助力運動員在不同訓(xùn)練目標(biāo)間實現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃與精確執(zhí)行。未來，隨著心率監(jiān)測技術(shù)與其他生物數(shù)據(jù)的進一步融合，該設(shè)備有望在職業(yè)競技與業(yè)余訓(xùn)練中廣泛應(yīng)用，為自行車運動的科學(xué)化訓(xùn)練開辟新方向。

2.3、空氣阻力計算儀

在自行車運動中，空氣阻力是主要的外部阻力來源，占總騎行阻力的70%以上，尤其在高速騎行時尤為顯著。通過減少空氣阻力，運動員可以在同樣的功率輸出下達到更高的速度，或在相同速度下降低體力消耗，從而提升訓(xùn)練與比賽的效率。由F1空氣動力學(xué)家巴納比·加羅德（Barnaby Garrood）開發(fā)的Aerosensor，通過實時測量空氣阻力，為優(yōu)化騎行姿勢和器材設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。盡管該技術(shù)尚未被正式應(yīng)用于賽場，其在實驗室研究與器材研發(fā)中的應(yīng)用已初見成效。Aerosensor作為一種創(chuàng)新的空氣阻力測量設(shè)備，提供了實時、精確的數(shù)據(jù)支持，使運動員能夠量化空氣動力學(xué)改進的效果。

Aerosensor是一款小型夾式裝置，可通過GoPro式支架固定在自行車前部，使用ANT+無線技術(shù)與速度傳感器和功率計配合工作。通過實時采集騎行過程中氣流對傳感器的影響，Aerosensor能夠計算出空氣阻力系數(shù)（CdA），并將數(shù)據(jù)傳輸至Garmin Connect IQ平臺，供運動員或教練進行分析。該設(shè)備的便捷性和高精度，使其成為空氣動力學(xué)測試與訓(xùn)練優(yōu)化的重要工具。

盡管Aerosensor早在兩年前便已推出，其主要應(yīng)用場景仍集中于實驗室環(huán)境和品牌器材研發(fā)，用于優(yōu)化自行車部件的空氣動力學(xué)設(shè)計或評估騎行姿勢的改進效果。這表明該設(shè)備在賽場應(yīng)用中的潛力尚待進一步挖掘。

在耐力訓(xùn)練中，長時間保持穩(wěn)定的功率輸出是提高有氧能力的關(guān)鍵。Aerosensor可以幫助運動員通過優(yōu)化騎行姿勢降低空氣阻力，從而減少功率消耗。例如，通過實時監(jiān)測CdA數(shù)據(jù)，運動員能夠評估不同騎行姿勢（如手臂位置、頭部角度）的空氣動力學(xué)性能，選擇效率最高的姿勢進行長時間騎行。這種優(yōu)化不僅有助于延長耐力騎行時間，還能在長距離比賽中節(jié)省能量，提升整體表現(xiàn)。

速度訓(xùn)練通常涉及高功率輸出和短時間沖刺，此時空氣阻力對運動員速度的影響尤為明顯。Aerosensor能夠?qū)崟r捕捉高速騎行時的空氣阻力變化，并提供量化數(shù)據(jù)支持。例如，運動員可以在訓(xùn)練中測試不同的器材設(shè)置（如輪組或頭盔的更換）對空氣阻力的影響，以選擇最適合速度提升的裝備組合。此外，通過優(yōu)化騎行姿勢以降低CdA，運動員能夠在沖刺階段最優(yōu)化速度表現(xiàn)，從而提高比賽競爭力。

Aerosensor在自行車運動中的應(yīng)用前景廣闊。其實時空氣阻力測量功能為優(yōu)化騎行姿勢和器材選擇提供了科學(xué)依據(jù)，能夠顯著提升運動員的耐力與速度訓(xùn)練效率。盡管目前該設(shè)備主要應(yīng)用于實驗室研究與器材開發(fā)，隨著技術(shù)的進一步完善和賽場應(yīng)用的普及，其有望成為自行車運動中標(biāo)準(zhǔn)化的訓(xùn)練工具之一，為運動員提供更全面的科學(xué)化訓(xùn)練支持。未來，結(jié)合其他生物力學(xué)和環(huán)境數(shù)據(jù)（如心率和風(fēng)速）的多參數(shù)綜合分析，將進一步推動Aerosensor技術(shù)在運動科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

2.4、核心體溫檢測系統(tǒng)

核心體溫是影響運動表現(xiàn)和生理安全的重要變量，特別是在高強度訓(xùn)練和炎熱環(huán)境中，其過度升高可能導(dǎo)致能量輸出下降甚至是熱應(yīng)激風(fēng)險。Core推出的非侵入式核心體溫監(jiān)測系統(tǒng)，為運動員提供了一種便捷且高效的體溫監(jiān)測方式。

核心體溫在運動過程中會隨代謝熱量的增加而上升。當(dāng)核心體溫過高時，身體為了散熱會將更多血液輸送到皮膚，減少流向肌肉和內(nèi)臟的血液量，進而導(dǎo)致能量輸出下降和運動表現(xiàn)的減弱。對于自行車運動員而言，這種現(xiàn)象在耐力和速度訓(xùn)練中尤為顯著，尤其是在高溫環(huán)境中，核心體溫的過度上升可能引發(fā)脫水、熱衰竭甚至更嚴重的健康風(fēng)險。

3、結(jié)論

智能化訓(xùn)練器材的廣泛應(yīng)用標(biāo)志著現(xiàn)代自行車運動訓(xùn)練的科學(xué)化和精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)型。通過對心率、核心體溫、空氣阻力和補水狀態(tài)等關(guān)鍵指標(biāo)的實時監(jiān)測與分析，這些設(shè)備彌補了傳統(tǒng)訓(xùn)練手段的不足，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動的個性化訓(xùn)練，提高了訓(xùn)練的科學(xué)性和效率。本研究全面分析了智能化訓(xùn)練器材在自行車運動中對耐力和速度提升的核心作用，揭示了其通過多維數(shù)據(jù)整合與動態(tài)反饋機制優(yōu)化訓(xùn)練策略的潛力。不僅如此，這些設(shè)備在運動員健康安全保障方面同樣具有重要價值，為規(guī)避熱應(yīng)激、脫水等風(fēng)險提供了科學(xué)依據(jù)。本研究的成果為教練員和運動員科學(xué)利用智能化訓(xùn)練工具提供了理論支持，也為訓(xùn)練器材的開發(fā)和優(yōu)化指明了方向，對推動我國自行車運動的競技水平提升具有重要意義。

參考文獻：

[1]劉衛(wèi)國，華仙峰，劉昕岱，等.6～12歲兒童速度素質(zhì)距離區(qū)分化測量方法研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報，2024，47（05）.

[2]曹國歡，王潤強，趙彧，等.女子拳擊運動員有氧和無氧耐力素質(zhì)與競技表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)性研究[J].中國體育科技，2022，58（02）.

[3]王樂軍，徐仰才，馬國強，等.30秒全力蹬踏自行車運動中下肢肌肉協(xié)同活動特征研究[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2020，39（01）.

[4]趙月民，陳培友，劉曉翠.基于加速度傳感器的自行車運動強度評估研究[J].山東體育學(xué)院學(xué)報，2019，35（05）.

[5]趙月民，陳培友.基于加速度傳感器的大學(xué)生自行車運動能耗預(yù)測模型研究[J].山東體育學(xué)院學(xué)報，2019，35（01）.