智能化訓練器材在提升自行車運動員耐力與速度中的貢獻

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

關鍵詞：智能化訓練器材" 自行車運動" 耐力素質" 速度素質" 運動表現

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

前言

隨著科技的快速發展，傳統的自行車訓練方法已難以滿足現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，這對訓練方法的精準性和科學性提出了更高的要求。智能化訓練器材的出現，為提升訓練效果提供了全新的技術支持。這些設備不僅能夠實時監測訓練數據，還能根據個體特征優化訓練方案，大幅度提高了訓練的科學性和針對性。

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

智能化訓練器材的核心優勢在于其技術先進性和功能多樣性。通過整合傳感器、算法以及數據采集與分析系統，這些設備能夠實時監控運動員的生理、心理和技術表現，為制定個性化訓練方案提供科學依據。相比于依賴教練經驗和運動員主觀反饋的傳統方法，智能化訓練顯著提升了訓練的精準性和動態調整能力。在自行車運動中，耐力與速度是決定成績的關鍵因素，智能化訓練器材通過實時數據采集和深度分析，幫助運動員優化生理狀態、技術動作和心理表現，進一步提高訓練效果和比賽成績。

本研究通過分析智能設備對自行車運動表現的影響機制，為相關領域的進一步研究提供了理論基礎。研究成果不僅為現代運動訓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秀運動員的培養具有重要現實意義，同時為訓練器材的設計與開發提供了指導。本文將重點探討智能化訓練器材在自行車運動員訓練過程中的應用，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、智能化訓練器材

智能化訓練器材是指融合現代信息技術、傳感技術和人工智能算法的先進運動訓練設備，能夠實時采集、分析和反饋運動員訓練數據，并通過智能算法提供個性化訓練建議的高科技裝備。其核心特征是數據驅動、智能交互和精準訓練，旨在通過技術手段優化運動訓練過程，提升運動員的訓練效率和競技水平。

1.2、耐力素質

耐力素質是指運動員在長時間、高強度運動中保持穩定運動強度和技術水平的生理和心理能力。從學術角度看，它是一種復合生理特征，主要通過有氧代謝系統的效率、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來綜合評估。核心表現為在持續性運動中維持較高運動強度的能力。

1.3、速度素質

速度素質是指運動員在最短時間內完成特定運動任務的生理和神經系統能力，是運動技能中反應迅速、快速加速、動作速度的綜合表現。學術上，它涉及神經－肌肉系統的快速動員、肌纖維收縮特性、神經沖動傳導速度以及肌肉爆發力等生理機制，是衡量運動員競技能力的關鍵指標之一。

2、智能化訓練器材在自行車領域中的應用現狀

2.1、可穿戴補水傳感器

水分管理是自行車運動員在訓練和比賽中保持耐力的關鍵因素。然而，運動員在高強度訓練或比賽中常常因專注于任務而忽視身體發出的缺水信號。針對這一問題，總部位于倫敦的初創公司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計的可穿戴補水傳感器。在耐力運動中，如自行車訓練和比賽，水分的平衡對運動員的生理狀態和運動表現具有重要影響。不當的水分管理可能導致脫水、運動能力下降甚至健康風險。然而，自行車運動員在長時間的高強度訓練或比賽中，往往難以及時感知體內水分的損失并采取有效措施。

為了解決這一問題，Flowbio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備。運動員可以將其夾在心率監測器上或直接貼在皮膚上，通過監測汗液中的水分與鈉離子流失情況，設備將數據傳輸至配套應用程序。利用先進的算法，該系統能夠生成個性化的動態補水計劃，幫助運動員精確補充水分。值得注意的是，該設備不僅關注即時水分補充，還能基于擴展的數據和人工智能預測運動員在訓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還具有良好的互聯功能，可以與主流健身設備和應用（如Garmin、Wahoo、Zwift等）集成，分析訓練數據以識別補水問題區域，并提供具體的改進建議。例如，通過將補水管理與功率輸出、心率變化和訓練時長等關鍵指標關聯，該系統能夠幫助自行車運動員優化補水策略，從而提升耐力表現。

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

2.2、心率監測儀

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

Wahoo新推出的TRACKR心率監測器首次采用充電式電池設計，單次充電可提供長達100h的續航時間，大幅提升了設備在長時間訓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的實時心率數據，即使在高強度運動或復雜環境下（如戶外賽道、室內高功率沖刺）也能保持穩定性能。此外，TRACKR心率監測器通過ANT+和藍牙技術實現了與多種設備的無縫連接。運動員可以將其與Wahoo ELEMNT碼表等設備配合使用，以獲取更加全面的訓練數據分析；同時，該設備還與主流GPS智能手表和手機應用（如Zwift、STRAVA、Nike Run Club、Adidas Running）完全兼容，進一步拓展了其生態系統的適用范圍。TRACKR的IPX7防水等級使其能夠適應雨天騎行、汗流浹背的高強度訓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。

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

在速度訓練中，短時間內的高強度沖刺（如間歇訓練）對心血管系統提出了更高的要求。TRACKR的快速反應算法和精準數據采集功能，能夠即時反饋運動員心率的變化情況，確保訓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效率，為速度訓練的優化提供科學依據。

此外，TRACKR與室內智能騎行平臺（如Zwift）和室外設備的高度兼容性，使得運動員能夠在不同訓練場景下無縫切換，從而更有效地整合耐力與速度訓練目標。TRACKR心率監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練工具。其在耐力訓練中的長效監控能力，以及在速度訓練中的實時反饋優勢，將助力運動員在不同訓練目標間實現科學規劃與精確執行。未來，隨著心率監測技術與其他生物數據的進一步融合，該設備有望在職業競技與業余訓練中廣泛應用，為自行車運動的科學化訓練開辟新方向。

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，從而提升訓練與比賽的效率。由F1空氣動力學家巴納比·加羅德（Barnaby Garrood）開發的Aerosensor，通過實時測量空氣阻力，為優化騎行姿勢和器材設計提供科學依據。盡管該技術尚未被正式應用于賽場，其在實驗室研究與器材研發中的應用已初見成效。Aerosensor作為一種創新的空氣阻力測量設備，提供了實時、精確的數據支持，使運動員能夠量化空氣動力學改進的效果。

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（CdA），并將數據傳輸至Garmin Connect IQ平臺，供運動員或教練進行分析。該設備的便捷性和高精度，使其成為空氣動力學測試與訓練優化的重要工具。

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

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

速度訓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能夠實時捕捉高速騎行時的空氣阻力變化，并提供量化數據支持。例如，運動員可以在訓練中測試不同的器材設置（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，通過優化騎行姿勢以降低CdA，運動員能夠在沖刺階段最優化速度表現，從而提高比賽競爭力。

Aerosensor在自行車運動中的應用前景廣闊。其實時空氣阻力測量功能為優化騎行姿勢和器材選擇提供了科學依據，能夠顯著提升運動員的耐力與速度訓練效率。盡管目前該設備主要應用于實驗室研究與器材開發，隨著技術的進一步完善和賽場應用的普及，其有望成為自行車運動中標準化的訓練工具之一，為運動員提供更全面的科學化訓練支持。未來，結合其他生物力學和環境數據（如心率和風速）的多參數綜合分析，將進一步推動Aerosensor技術在運動科學領域的應用與發展。

2.4、核心體溫檢測系統

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

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，減少流向肌肉和內臟的血液量，進而導致能量輸出下降和運動表現的減弱。對于自行車運動員而言，這種現象在耐力和速度訓練中尤為顯著，尤其是在高溫環境中，核心體溫的過度上升可能引發脫水、熱衰竭甚至更嚴重的健康風險。

3、結論

智能化訓練器材的廣泛應用標志著現代自行車運動訓練的科學化和精準化轉型。通過對心率、核心體溫、空氣阻力和補水狀態等關鍵指標的實時監測與分析，這些設備彌補了傳統訓練手段的不足，實現了數據驅動的個性化訓練，提高了訓練的科學性和效率。本研究全面分析了智能化訓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據整合與動態反饋機制優化訓練策略的潛力。不僅如此，這些設備在運動員健康安全保障方面同樣具有重要價值，為規避熱應激、脫水等風險提供了科學依據。本研究的成果為教練員和運動員科學利用智能化訓練工具提供了理論支持，也為訓練器材的開發和優化指明了方向，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]劉衛國，華仙峰，劉昕岱，等.6～12歲兒童速度素質距離區分化測量方法研究[J].北京體育大學學報，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與競技表現的關聯性研究[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同活動特征研究[J].中國運動醫學雜志，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].山東體育學院學報，2019，35（05）.

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