单车骑行的坡度概念

钟馗之师 · 发表于 2012-5-17 11:14:17

本帖最后由钟馗之师于 2012-5-17 11:19 编辑

环法比赛爬坡的分级没有特别详细的标准，
但一般会按下面的规律来分级：
HC级(最高级) 爬坡：最长而且最陡的登山路段，持续上坡路程距离大约在15-20公里，甚至更长，平均爬升率超过9%。
1级爬坡：平均爬升率超过5%，持续上坡路程距离达10-20公里。
2级爬坡：平均爬升率达到4%，持续上坡路程距离达5-10公里。
3级爬坡：坡度较等级四陡峭，而且持续上坡路程距离达5公里。
4级爬坡：路程距离低于3公里的持续上坡，但是坡度并不会很陡。

2006年环法并没有平均坡度超9%的HC级爬坡。各级之间的分界基本为一条斜率为负数的直线，这说明环法爬坡分级依据的不是单纯的长度或坡度，而是两者的藕合。一种比较简单的藕合方法是将两者作一个乘法，其结果就是海拔上升，用海拔上升这个指标虽然不能保证100%准确，但基本可以区分大多数情况。
HC级：海拔上升>1000米
1级：550米<海拔上升<1000米
2级：300米<海拔上升<550米
3级：150米<海拔上升<300米
4级：海拔上升<150米

当然，有很多反例并不符合这个标准，例如2006-3-6这个坡，只有800米长，上升58.4米，可却分到了3级，这主要是因为这坡比较陡，达到了7.3%，所以如果某段爬坡的坡度比较陡时，例如超过6%时，那它可能就要根据情况上调1级。
2006年环法比赛中2006-16-1这个坡，其长度达到了BT级的42.8公里，虽然平均坡度只有4.5%，但是这个距离实在是太惊人了，海拔上升1926米。而且是在比赛一出发就开始爬坡，不知到时各位职业选手会选用什么样的战术骑过这42.8公里。中国几乎这么BT的山路，巴郎山从阿甘牦牛肉店到垭口，40公里长，海拔上升1900米，而且终点海拔比环法这个要高出接近2000米！可以肯定的判断，巴郎山这个坡属于HC级

將爬坡的截面圖視為三角形，c為斜邊長（也就是路面），b為水平移動的距離，a為上升的高度（亦即海拔高度之上升），a邊所對應的角度為θ，單位為度。

在此定義三個數值：
（1）角度：也就是θ值，單位為°，0°為水平，90°為垂直。
（2）標準坡度：工程規範或標準中定義的坡度計算，大小為a/b，以%表示，0%當然表示水平，角度45°時標準坡度為100%，垂直時標準坡度為無限大。而這“%”的唸法，英文當然就叫percent，中文時常會用“趴”來取諧音。
（3）近似坡度：a/c，亦以%表示，當角度很小（低於20°以內時），數值與上述（2）近似，亦即車友所謂的坡度。0%亦表示水平，垂直時為100%。

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從數學上可知，三個值是完全不同的，無奈許多車友不求甚解，誤把角度當坡度，對於坡度的計算方式也不了解，因此也出現了許多荒謬的說法，殊不知差之毫厘，失之千里，騎單車本來就對會坡度更加敏感，因此還是得小心分辨才好。
角度這個值，乍看之下會覺得容易理解，只要把自己騎車當作在爬三角形的斜邊，此時與水平的夾角角度就可以用來表示坡度。但這個值並不容易得到，況且大多數的路況下角度都小於10°，而且路面起起伏伏的，角度隨時在變化，無法明確的當作指標。
標準坡度，則是用於土地丈量、法規與標準等，例如某某橋樑的坡度、鐵軌的坡度等，或者是建築施工所預先量測的基準。但這個值亦需利用專門的儀器才能求得，遇到起伏彎曲、環山公路或之字型山路等實際的路況又更加難量測，因此它雖然是坡度的正確定義，但量測上的困難造成它亦無法普遍用於現實情況，尤其是山路的坡度計算。
口語中常說的坡度，指的是第（3）項，也就是近似坡度。會採用這個方式其實相當的直接又容易明白，翻成白話文來定義它，就是“每走100公尺，海拔上升了多少公尺”的意思，如果上升了1公尺，那就是1%，以此類推。在實際計算上，這個值也非常的容易求得，只要知道起點與終點的高度差（利用高度計），再去除以起點與終點的距離即可（這導入了平均坡度的概念），有些功能齊全的碼表含有坡度計的功能，亦是利用高度與累計里程去換算出近似坡度。也因此，這個坡度的概念被引用在許多實際場合。
下表以標準坡度為基準，比較看看標準坡度與近似坡度的差異值，在標準坡度20%以內與近似坡度幾乎相等，但與角度就不同，這點應該可以明顯的看出。

角度(度) 標準坡度(%) 近似坡度(%)
0.572939  1% 0.99995%
1.145763  2% 1.99960%
1.718358  3% 2.99865%
2.290610  4% 3.99680%
2.862405  5% 4.99376%
3.433630  6% 5.98923%
4.004173  7% 6.98291%
4.573921  8% 7.97452%
5.142765  9% 8.96377%
5.710593  10% 9.95037%
6.277299  11% 10.93405%
6.842774  12% 11.91452%
7.406912  13% 12.89152%
7.969611  14% 13.86478%
8.530766  15% 14.83405%
9.090277  16% 15.79905%
9.648045  17% 16.75955%
10.203974  18% 17.71530%
10.757967  19% 18.66606%
11.309933  20% 19.61161%
16.699245  30% 28.73479%
21.801410  40% 37.13907%
26.565052  50% 44.72136%
30.963757  60% 51.44958%
34.992021  70% 57.34623%
38.659809  80% 62.46950%
41.987213  90% 66.89647%
45.000001  100% 70.71068%

一般的道路、不管是省道、縣道或是產業道路，都有嚴格的道路坡度規範，太陡的坡會造成危險。通常省、縣道都會控制在10%以下，對於其他有汽機車輛通行的道路（有些農地旁的通道、村落中的小徑除外），若近似坡度達到13~15以上，其實就非常非大的陡了，例如阿柔洋產業道路、紫微森林等，這些坡度已經接近於車輛的爬坡極限，再陡就要翻車了；而騎單車爬這些陡坡，也有前輪浮起的危險，挑戰這些坡的時候切記重心要往前壓，否則會翻車。
另外一項重要的概念，就是平均坡度，這也是我們最常使用的說法。（按：平均坡度，其實指的就是平均的“近似坡度”，在此就簡稱為“平均坡度”）只要知道起點與終點的距離，還有起點與終點的海拔高度差，即可求得平均坡度。但山路彎彎曲曲，有起有伏甚至有下坡，平均坡度只能作為加總之後的平均數值，實際路線的難易程度還得參考海拔高度差、路況、上下坡比例與起終點的距離才行。
以台北市近郊的熱門夜騎路線-中社路與一旁的風櫃嘴相比較，中社路全長4.1km，平均坡度6.07%；楓林橋上風櫃嘴的長度為6.4km，平均坡度為6.47%，兩者的平均坡度雖然只差了0.4%，但是有騎過的人就知道，風櫃嘴陡多了；原因就在於風櫃嘴有好幾段平路與緩下坡，到後半段才開始以8~9%的坡度急升，而中社路幾乎全程都沒有平路，因此雖然坡度的數字差異不大，但實際上風櫃嘴的難度要比中社路來得高許多。

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剛才介紹了坡度的定義與計算方式，最後要介紹的觀念，就是坡度難易度的分別。的確，不科學的車友們也常常會討論到A路線比B路線困難、這條路比那條路難走…等等，要拿多條路線來比較，分出個難易度時，有沒有什　計算的公式可以比較客觀的來表示呢？有的，世界的一級賽事都普遍採用這個坡度的計算方法，公式如下：

Bergwertung=((平均坡度(%))^(3/2)*總爬升量(公尺))/100

上式與平均坡度、總爬升高度有關，亦即代表著與路線長短、坡度和上下坡多寡都有密切的關係。（按：總爬升量是指一定路段內爬了多少的上坡，而非兩點間的高度差，因為兩點之間很有可能上上下下爬個不停，所有的上坡都要算進去）環法賽的採用的四級坡、三級坡…一直到HC級坡，就是用這個公式所得到的數值。

Bergwertung=  0~20：四級坡
Bergwertung=20~50：三級坡
Bergwertung=50~120：二級坡
Bergwertung=120~200：一級坡
Bergwertung>200：HC級坡（超級坡）
以下舉例來看咱們常爬的路段，實際坡度到底為何。

名稱距離平均坡度總爬升量(m) Bergwertung 分級
武嶺埔里-->武嶺53.7km 5.20% 2875  340  HC級坡
二子坪 106起點-->二子坪 5.60% 560  74  二級坡
中社路至善路-->中社路頂4.1km 6.07% 249  37  三級坡
風櫃嘴楓林橋-->風櫃嘴6.4km 6.47% 414  68  二級坡
大屯山助航站 106起點-->大屯山頂12.5km 6.48% 810  133  一級坡
武嶺清境-->武嶺24.5km 6.71% 1645  286  HC級坡
Mont Ventoux 環法經典路段22.7km 7.20% 1622  313  HC級坡
L'Alpe d'Huez 環法經典路段13.9km 7.90% 1090  242  HC級坡

依此分據來看，由於環法賽的高山往往只有1500~2000m的高山，跟台灣動輒2000~3000公尺的山路來比較，台灣的山路太長，因此計算出來的值都很高。關於台灣山路的坡度大小分級，爾後有時間再向各位介紹。

排名路段起點路段終點山坡等級數值坡度等級距離坡度爬升總高度
1 台灣地理中心碑武嶺停車場 336.5 HC 53.56 5.24 2806.1
2 7-11清境門市武嶺停車場 268.6 HC 23.48 6.66 1563.4
3 101縣道百拉卡公路底大屯山助航站 138.6 一級 11.7 6.75 790
4 觀音山中直路  112.2 二級 1.2 13.75 220
5 中正山珠海路上中正山 85.6 二級 7.16 7.6 512
6 101縣道百拉卡公路底二子坪停車場 83.8 二級 10 5.88 588
7 二子坪停車場大屯山助航站 82.7 二級 1.7 11.88 202
8 楓林橋風櫃口涼亭 74 二級 6.2 6.77 420
9 五分山十分-山頂 69.4 二級 10.2 5.4 6.9
10 雙菁公路交叉口 106乙高點 58.5 三級 10.47 5 523.4
11 中社路底中社路頂 40.0 三級 3.91 6.39 250
12 觀音山（7-11）觀音山（遊客中心） 33.1 三級 7.1 4.65 330
13 泉源路惇敍工商 25.7 三級 3 5.93 177.9
14 劍南（美麗華）劍南（至善路） 22.9 三級 2 6.65 133.6
15 惇敍工商星巴克陽明山門市 16.2 四級 5.5 3.87 212

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