响水凹

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[转载]KOPS神话-后记

作者引言

以下我翻译的是“The myth of KOPS”(简称TMOK)一文的后记,是作者在TMOK发表之后增补的。它一方面可以作为TMOK的导读,另一方面有助于摆正这篇文章的价值。

自从我迷上运动自行车以后,看过不少文章,对于纯机械的部分,已经有现成的科学且严谨的定量的理论和方法来分析。为什么现在自行车的零件可以做的更轻更薄,这都是拜定量科学所赐。但是对于人与机械如何高效配合却一直没有科学的分析方法,试错法一直支配这一领域。这种方法完全来自于经验和感受,主观性太强。不过这也是没有办法的事情,毕竟现在科学还无法把人的感受量化。TMOK这篇文章算是在各种定性分析方法的迷雾中对定量方法探索的一次不成功的尝试。该文前几年由论坛上的朋友翻译引入,大家评价颇高,难得在自行车领域看到这样的文章。一开始我也是精神抖擞的读,结果却兴致索然,模型过于复杂,可操作性差。我一直奇怪对文章交口称赞的朋友是否理解了文中所提到的原理和方法。直到我读到这篇后记,才确认了自己的结论。现在看来这篇文章只能算提出了问题,并没有给出方法。相比而言,我更加欣赏KOPS类的方法,毕竟人是适应能力很强的系统。就象刚配的眼镜佩戴起来总会有点眩晕感,适应了几天以后才会完全舒适。选择自行车的时候,购买者需要的是一个好的起点(近似正确的比例),还有一个适应过程。这是感觉的领域,科学(不管统计方法还是分析方法)给出的应该是一个好的起点,然后由使用者经过一个适应过程,达到契合。当然如果感受上一直不能达到满意,就需要修正一些零件的尺寸。

买车的时候,常会听到一种说法,自己去感觉。可是你要知道,对于第一次接触运动自行车的人来说,这种说法多么无助。本来就是因为不确定什么是好的什么是坏的,你让他怎么感受。这个时候他还没有确立好坏的概念,不能仅依靠购买者的感受,而需要一个权威来指导,需要一种计算的方法来给他一个大概的选择依据。这种方法根据大部分人都比较满意的统计来生成一种通常满意的结果。而《the myth of KOPS》把问题复杂化且没有提出可行的方法,所以现有的KOPS类计算方法仍是值得推荐的。当然对于第二次买车的人或是老手来说,知道自己要什么,感觉就可以支配整个购买过程。

对于新手还有一个感受误区,你不能完全相信新手的感觉。在中国,骑惯了菜车(joe breeze称这种车为transporter,它的骑行方式和目的均不同于运动自行车)上下班的人,第一次骑运动自行车,都会感觉不大舒服,所以你不应以这时候的感觉作为评判的标准。因为事实上,这种不大舒服的感受并不真的牵扯到车架的合适与否,它更多的是适应和习惯的问题。

当我一边扶着眼镜,一边写这篇东西的时候,我发现装自行车与配眼镜的过程相似,都是以感觉作为标准,都是设备与人之间的配合问题。都会从电子验光,一套设备开始,然后要通过戴试验镜片来调节到自己满意舒服为止。电子验光并没有使传统配镜过程变得简单,相反它增加了复杂度,但减少了初次配镜选择的盲目性,这就使得整个过程更科学。而且电子验光器并未让传统的验光方法退出历史舞台,现在所有的验光师都把电子验光作为一个起点(减少盲目性)来慢慢调节度数直到顾客满意,然后还让你戴着试验镜出去转两圈找找感觉再调节,这是个完美的试错过程。可惜的是自行车领域缺少这样一套行之有效的试错手段,主要是由于成本和效率的原因。改变一副眼镜的度数很快,验光师换个镜片而已,几秒钟的事,可是调节自行车各部件的尺寸可就麻烦很多。国外的大经销商在这方面就有很大优势。国内自行车市场还很不完善,N多小车行。两类人支配着这个市场,一是技术熟练的修车师傅;另一是拥有进货渠道的商人。两类人差别很大,不过有一点是共同的,那就是缺乏对自行车的爱好与热情。爱好使人勤于思考,热情使人乐于帮助。思考产生技术进步,帮助益于服务提高。技术与服务是车行的立市之本。在这二者基础之上的价格优势才是利润的良性增长动力。

对于一般收入的人来说,第一辆车别想一步到位,买的便宜一点,骑一段时间培养出正确的骑行感受,确认了自己对这种运动的热情与这样的骑行方式之后,再考虑装一辆高档的车才是更好的投入或是投资方式。这里我用的投资,并不是说买辆车你会获得物质上的收益,而是精神上的快乐。

说来说去还是试错法,没办法,谁让这是感觉的问题。

你一定要先知道什么是正确的感受,然后才能以这种感觉来判断一辆自行车是否适合自己。在网上可以找到不少车架选择的计算器,我试过几种,计算结果相近,估计原理都差不多。自己比较一下,这些结果都可以作为选择的起点。

正文

这篇文章是我很多年以前写的,那时候我正在研究和打造定制车架。因此我写这篇文章(TMOK)的动机并不是那么单纯的科学分析。(作者很坦诚)

当我写TMOK这篇文章的时候,Fit Kit(商业上比较成功的尺寸选择系统)的尺寸选择方法非常盛行。Fit Kit由一套表格和设计巧妙的测量工具组成,利用这个系统车行可以高效而貌似专业的帮助客户测量身体参数并计算出合适的自行车尺寸。虽然Fit Kit并不比传统的意大利式的车辆选择方法改进多少,但是方便实用性的确为它赢得了声誉。(原文中作者在字里行间对Fit Kit系统透出一种不屑的语气。)

Fit Kit的设计依据主要来自于三个方面:传统的方法;一些静态的分析(作者在MOK一文中着力反驳的分析方法);还有发明者的经验。这些设计依据都已经在自行车领域流行了很久,所以Fit Kit并不是毫无道理的凭空而来。虽然Fit Kit的基本原理并不复杂,但是为了在市场上获得成功,Fit Kit的推广者在设计理念方面故作神秘,给人一种无比正确的感觉。当然Fit Kit并没有直言不讳的这样宣传,但是他们的确在经销商和消费者身上达到了这样的效果。这样就给应用Fit Kit的车行带来了某种权威性,使他们在帮助消费者选择自行车的时候更加自信满满。

不过,Fit Kit系统的权威性和车行的商业利益却存在一种有趣的矛盾。车行希望Fit Kit系统给出的计算结果更加灵活一些,也就是说,计算得出的可用尺寸范围更大。这样的话,车行就可以从现有库存中为顾客提供更多的选择(把买卖做成的概率更大了)。但是如果Fit Kit计算结果范围较大,就会给人一种很粗略不够精确的印象,这样就降低了Fit Kit系统的权威感。当然,Fit Kit系统在权威性和车行商业利益上找到折中,这就是市场的神奇之处。

那段时间我正在制作定制车架,并且在学校里进修物理学。Fit Kit商业上的流行和成功使我陷入一种窘迫的境地:客户拿着Fit Kit的计算结果来找我订车架,当我给出自己的修正建议的时候,顾客往往置之不理,他们深信Fit Kit的正确性。可是,我的建议和Fit Kit的设计理念同样来自于相同传统方法,相同的理论书籍和个人经验。(为什么Fit Kit的结果就一定是对的,而我的就是错的。)一般来讲,我的建议和Fit Kit的结果区别并不大,但是这种不被顾客信任的状况一直困扰着我。

从动态考虑(坐在座垫上的静态骑行和站起来摇车骑行,重心等参数肯定是不同的),骑手相对于自行车的位置是不同,这也就导致了自行车的操控特性的改变。而KOPS方法和传统的方法都没有考虑到这些情况。这些方法只考虑了静态骑行和场地赛骑行的特点,因此他们的适用性也就受到了限制。

事实上,自行车车架的改进和骑手的生理效率最优化从来没有被用严谨的科学的方法研究过,所有依据都是来自于车手的经验和感觉。调查显示很多骑行姿态和车子尺寸都使能骑手满意。所以我估计,传统方法的前提预设就是生理效率曲线在很大范围内都是平坦的(换句话说,在很多骑行姿态和自行车尺寸的组合都能使骑手的生理效率得到优化)。

如果你是一名车架的设计和制造者,你很快就会发现,一只设计优秀的车架在各种骑行姿态下都会和骑手配合的非常协调,非常高效。传统方法认为,合适某位骑手的车架尺寸范围比较大。可是试验的结论却刚好相反,在传统方法计算出的车架尺寸范围内,只有很少的几种尺寸会让骑手在各种骑行姿态下都感觉良好。虽然车架和自行车零件的发展史都表现出这种骑手与自行车配合的苛刻性,但是一直没有人把这个问题清晰的阐述出来。

对这些令人振奋的观点,我在TMOK一文中的研究应用了简单的物理学方法,而不是通常的统计规律和传统惯例。这样看起来会更加有道理。(从方法上看,这种的研究方法的确更加严谨。但是作者对自己的分析过程也并不自信,所以原文中用“似是而非,看起来更加有道理”来形容自己的研究。)当然,KOPS准则也的确存在一些致命的问题:

  1. 实际比赛中,骑手会根据赛道状况和身体状态使用多种骑行姿态。可是KOPS仅仅分析了静态的骑行姿态,它怎么能够适应各种骑行姿态?
  2. 骑手骑行姿态的改变必然导致整体重心的改变,这样是否会影响骑行效率?
  3. 骑手需要利用上肢和躯干的力量来平衡腿部施加到踏板上的力量,有时候这种力量非常大(摇车)。这就需要车架的设计能够在各种骑行姿态中都适合骑手达到这种平衡。

(其实说来说去,问题的焦点在于,KOPS的分析对象只有一种静态的骑行姿态,而实际上,骑手会采用多种骑行姿态。但我认为大部分时间骑手是坐在车座上以近似静态的姿态骑行,所以KOPS大部分时间都是成立。)

最重要的一点是,我希望说明KOPS方法与车架的选择是缺乏实质联系的,它仅仅是一种针对公路车的静态分析方法。比如,对于躺式自行车,骑手的膝盖与踏板的位置完全不同于公路自行车。这个时候,重心相对于踏板的位置也没有了实质的联系,但是这种躺式的骑行姿态同样有效率。这个简单的例子说明了KOPS方法在物理学和生理学上都站不住脚。(谁会教条到把KOPS用在躺式自行车上?)

虽然TMOK一文应该写的更加清晰细致一些,但是我认为现在这篇文章也足够说明我上面这些观点。我一直希望能够拍摄一些骑手骑行的图片,然后利用这些图片说明骑行姿态和重心的问题,这样更有利于读者理解问题。我也准备了一些这样的资料,不过没有采用,最后仍然只使用了简单的示意图。

我的这些分析方法不是一种商业上可行的自行车尺寸选择技术,因为它太复杂了。现实就是这样,象传统方法一类的简单技术反而更加实用一些。所以,请大家不要再找我要这些分析方法的公式和计算方法。虽然它们有优点但是它们也太复杂,并不现实,我已经把这些东西烧掉了。当然我自己倒是可以利用这些方法来做一些试验和研究。

我在TMOK中结论都是在对问题的分析中推演出来的。如果有人能够实际测量骑手的重心,那将更有意义。不过我把它留给其他人来完成,我认为这是可行的。

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