Supercaliber 第 2 代为何成为我们目前特别适合比赛的自行车
与 Trek 性能研究工程师一起探索 Supercaliber 在一系列的行业首个测试中的性能提升，这些测试证明了骑行体验可以得到多大改善。通过广泛的实验室和越野测试，他们提供了科学证据来支持新主张，表明第二代 Supercaliber 不仅比其前身更舒适、更高效，甚至比硬尾车更高效。
对于 Supercaliber 第 2 代，Trek MTB 工程师将其独特的 IsoStrut 设计提升到了新的水平，为骑手提供在效率、控制力和舒适度方面的显著改进。
初看不难发现 Supercaliber 的行程增加了 33%，从而实现了更大的整体轴运动。这包括从下垂位置的压缩和延伸，从而在撞击时有更多的空间向上压缩，并有更多的空间向下延伸到爆裂的车辙和凹凸的背面。此外，Supercaliber 第 2 代还提供提升 18% 的杠杆比，让冲击反应更加灵敏，因为可以更轻松地克服密封摩擦。最后，Trek 和 RockShox 工程师密切合作，调整压缩阻尼，以实现比赛时踩踏效率和地形响应的平衡，同时增加的行程提供更快的回弹调整，以保持车轮紧贴路面。
对于骑手来说，这一切意味着更快地行驶（更高效率）、更好的牵引力（更多控制）和更平稳的骑行（更加舒适）。为了说明这些性能优势，Trek 性能研究工程师在实验室和实地道路上进行了一系列历史性的测试。
越野赛车手都知道在布满树根和岩石路面上踩踏的效率至关重要。避震器在保持前进动力、保持轮胎着地以及缓解不舒适和破坏性的底盘运动方面发挥着至关重要的作用。简而言之，出色的避震器将同时提高效率、控制力和舒适度。
实验室与山道碰撞
Supercaliber 在崎岖地形上骑行时的效率在Trek 性能研究实验室跑步机上进行了测试，在这里我们可以避免线路选择和操控变化，同时精确控制温度、速度和地形轮廓。为了创建地形剖面，我们首先使用冲击传感器骑行 Trek 车道，以测量路径布满树根的区域的避震器活动。利用这些数据，我们调整了跑步机的详细信息以匹配车道的避震器活动。
效率
通过代谢面罩测量
将跑步机表面与路线关联起来后，我们使用 VO2 Master 代谢面罩来测量 Supercaliber 第 2 代、Supercaliber 第 1 代和硬尾车的整体骑手和自行车系统效率。这一面罩可测量骑手的耗氧量，这是骑手所消耗的总能量的指标。
为什么不单独依靠功率计来进行效率比较？ 功率计仅考虑用于推动自行车的能量，忽略了骑手吸收重复冲击和在崎岖地形上控制自行车的努力。因此，测量耗氧量是确定哪辆自行车更快的明确方法。
为了获得一致且有效的耗氧量指标，我们以骑手功能阈值功率的 60% 进行了 5 分钟、16 公里/小时（10 英里/小时）的试验，这是一项重大但可持续的努力。通过仔细研究数据，我们确保了主要指标（耗氧量）和次要变量（如心率和曲柄功率）的稳定性，从而使我们能够验证是否出现疲劳。为了获得额外的一致性，后减震器被设置为相同的 29% 下垂度，并根据 Trek 避震计算器调整为工厂推荐的设置。
方案就已足够——结果已然明了
根据我们在这些条件下的测试，对于相同的踩踏任务，Supercaliber 第 2 代的效率比 Supercaliber 第 1 代高 6%，比硬尾车高 23%。
舒适
通过 3D 动作捕捉测量
Supercaliber 第 2 代被评为高效的自行车，大部分是因为其更新的 IsoStrut 避震器提供了平稳的骑行体验。在崎岖的地形上，这意味着吸收颠簸（震动弹簧）并耗散能量（减震），以便将最小的运动传递到自行车接触点（车把、踏板和车座）。这种碰撞吸收功能减少了骑手使用肌肉能量来吸收冲击并保持控制的倾向。当然，平稳的自行车也是骑行体验相当舒服的。
为了探索这些效果，十二个 3D 摄像头阵列精确跟踪自行车和车身各处标记的运动，以每秒 360 次的速度捕获数据。每辆自行车都会在跑步机上记录 60 圈，通过将数据平均化为单个平均圈数，可以最大程度地减少各圈之间的不一致。
我们首先关注底部支架区域，腿部首先吸收垂直运动并保持有效的踏板行程。正如我们在上图中看到的那样，Supercaliber 第 2 代将五通处底盘的垂直运动显著减少了 15%，这意味着骑手的脚部受到的冲击更少，可以将更多的能量投入到踩踏而不是稳定身体上。
其次，我们观察了车座和骑手骨盆（骶骨）之间的相对运动。除了踏板行程的周期性影响之外，该指标理想情况下应为零。车座到骨盆距离的更多变化表明自行车正在推动骑手从车座上抬起，或者骑手正在用腿悬停并让车座四处移动。这两种情况都会导致踩踏效率降低。正如我们在下图中看到的那样，Supercaliber 第 2 代的车座到骨盆的相对运动比其前身减少了 22%。
掌控
使用高速相机测量
您只能以控制自行车的最快速度骑行。避震器的主要作用是保持轮胎贴紧起伏的地面上，从而提高牵引力和控制力。此外，更大的牵引力还意味着更有效的动力传输来推动自行车前进。
在此视频中，我们看到 Supercaliber 第 2 代（蓝色）和 Supercaliber 第 1 代（橙色）的轴运动之间的比较。当轴标记重叠时，我们看到第 2 代对后轮保持更快、更稳定的控制，并在碰撞后更快地恢复牵引力。
避震活动
使用震动传感器测量
为了了解 Supercaliber 第 2 代如何实现更好的效率、控制和舒适度，我们为其 IsoStrut 配备了线性电位计，以 5,000 个样本/秒的速率测量冲击位移。经过一些微积分计算，我们得到了后轴“避震器使用范围”的图，它让我们全面了解减震器的弹簧和阻尼器如何在这些相同的骑行条件下工作以允许车轮移动。在这张叠加图中，我们看到 Supercaliber 第 2 代的全新 IsoStrut 设计在这种骑行场景中带来了明显更主动的避震器，让后轮的移动范围扩大了 68%，速度加快了 71%。这包括相对于凹陷位置的更多压缩和延伸，这对于吸收冲击和跟踪地形（牵引力）是关键。
到目前为止，我们的测试调查了在崎岖地形上骑行时的性能——这无疑是越野比赛的关键因素。但现代越野赛道越来越青睐那些能够自信地通过技术功能和岩石下坡冲锋的自行车。为了研究 Supercaliber 第 2 代在这种地形中的表现，我们扔掉实验室外套，抓起便携式口袋保护器，返回森林。
回到山道测试
在 Trek HQ 山地自行车道上，我们发现了一个岩石下坡路，并开始使用高分辨率 3D 激光扫描仪精确绘制其拓扑图。这片岩石区域长约 8 米（25 英尺），坡度为 15%，包括多个高达 180 毫米（7 英寸）的凹凸和落差。
舒适与高效
通过 3D 动作捕捉测量
在巨大的三脚架、定制的树木安装器和数百英尺的线缆的帮助下，我们在树林中重建了实验室的十二个 3D 动作捕捉摄像机阵列。这种突破性的测试技术让我们能够精确地重建自行车在山道上的运动和位置。
由于山道是一个比实验室更不受控制的环境，因此我们尽一切努力控制可变因素，例如进入速度和路线选择。借助对自行车多次骑行的 3D 跟踪，我们通过测量这些因素并将相似的骑行分组在一起进行了有效的比较。最后，我们分析了每辆自行车的 5 次骑行，平均进入速度为 21 公里/小时 +/- 0.7（标准）（13 英里/小时+/-0.5（标准））。借助自行车和山道本身的标记，我们计算出每辆自行车进入步道的横向进入位置，使其保持在 0.10 米（3.9 英寸）以内。
通过单独跟踪自行车的运动部件，我们寻找 Supercaliber 第 2 代在所有维度上的差异 —— 横向弯曲、避震器使用、前倾行程、骑行平稳性、地面跟踪等。在下面的视频中，我们将说明如何相对于激光扫描的轨迹表面跟踪后轴，再显示所有叠加的轮轴路径以进行比较。
后轴和底盘跟踪为我们提供了自行车在空间中的精确位置和速度。与跑步机相比，骑行路线的细微变化和较少的重复次数让我们难以重复我们在跑步机上使用的相同分析，但其他数据方法支持相同的趋势。再次，Supercaliber 第 2 代在平滑骑行方面表现明显出色，为骑行者留下更多能量来踩踏板。
Supercaliber 第 2 代在越过障碍物时也保持了更大的动力，这一点在跑步即将结束时在一块孤立的岩石路面上不难观察到。如果我们观察在这块岩石区域上行驶的自行车，就会发现第 2 代性能更佳的避震器有助于减轻冲击力而不会损失速度。与 Supercaliber 第 1 代和硬尾车相比，我们发现相同距离内的速度变化最小，从进入到退出的整体速度损失也更小。
掌控
使用高速相机测量
使用高速摄像头，我们可以精确跟踪车轴运动并测量轮胎与路面断开和重新连接时的牵引力。滑轨系统与灵活的工程师和大量的镜头相结合，为我们提供了 IsoStrut 运行中的特写、移动视图，而低至地面的静态三脚架则提供了校准的 2D 运动跟踪。
正如我们在视频中看到的，Supercaliber 第 2 代的车轮更紧密地追随地形，并在大幅跌落和撞击后更快地恢复牵引力。在视频帧两次最大下降的情况下，Supercaliber 第 2 代比其他测试自行车早 14-50% 恢复牵引力。与道路的更好连接意味着对制动和转向的更多控制。
避震活动
使用震动传感器测量
这些性能提升的来源是新的 IsoStrut 避震器，我们再次为其配备了线性传感器。就像在实验室中一样，我们测量了避震器使用范围内的冲击运动，发现 Supercaliber 第 2 代在林道下行时更加活跃，位移比第 1 代远 40%，速度快 31%。重要的是，动态下垂点上方和下方的运动范围都更大，表明冲击能力和地面跟随牵引力分别显著增加。事实上，Supercaliber 第 2 代的压缩超出了第 1 代的最大行程（触底）点，并且仍然有空间应对更大的撞击和着陆。
总结
关于作者
Paul Harder 是 Trek 的首席研发工程师。自 2007 年获得威斯康星大学麦迪逊分校机械工程硕士学位以来，一直致力于通过科学和创新让您的骑行变得更好。
Wendy Ochs 博士是 Trek 的生物力学研究工程师。她拥有威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程博士学位。
Kyle Russ 是 Trek 的首席生物力学工程师，自 2011 年以来一直在研究骑手与自行车的相互作用。他对了解人类运动和骑自行车者生理学的热情始于在俄亥俄州立大学攻读硕士学位时。