用数据说话 自行车测试评分方法白皮书

第1页:让参数更数据化第2页:套件测试项目第3页:车架几何、重量测试第4页:车架稳定、前叉测试第5页:车架五通及舒适度测试第6页:车架涂装及杂项测试第7页:轮组测试项目第8页:评分标准汇总
1让参数更数据化
    优秀的自行车不仅是各大国际车队的首选,而且也是业余爱好者们不断追赶的终极目标,看似结构简单的自行车,在车架、轮组、套件等等各个部件的独立和综合性能表现都会影响整车的最终性能,所以如何判定一辆自行车的好坏就成为了我们亟待解决的问题。

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    为了在今后的众多测试中,让网友更加直观的了解到自行车整车或众多独立配件的性能表现,我们ZOL户外装备频道联合德国Top Cycle实验室,共同推出了一份自行车配件评分标准,通过一系列专业严谨的数据来为每一个测试产品进行最终的评定和打分,彻底杜绝传统评测中主观因素众多、标准飘忽不定、结论模糊的情况。

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德国Top Cycle实验室

    举个简单的例子,虽然碳架相比使用铝、钢等传统重材质的自行车有着更大的轻量化优势,让骑手更加省力的特点,不过在品牌、型号均不相同的众多碳架中挑选出一个优异产品并不是一件易事,毕竟每款碳架的强度、重量、甚至是不同部位受力后产生的形变都会影响到最终的整车性能,所以这些对于普通人来说完全是看不见摸不着的,只能通过人们的主管感受去评定其好坏。

    于是我们决定使用更加直观严谨的打分方式来测试今后的每一款产品,无论是产品之间的对比还是独立表现,都能够让人们对其性能一目了然。为了方便阅读,我们会在文章的最后将所有评分项目进行汇总,点击这里直接查看。

2套件测试项目
    作为自行车系统中最重要的一部分,传动、变速和刹车系统统称为自行车的套件,这些零部件的性能、重量等参数设计会直接影响到整车的总体性能,我们通过以下几大类测试来检测每一个套件的具体性能表现。

套件部分:(共100分)
    重量:20分
    操控:20分
    传动:20分
    变速:20分
    刹车:20分

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自行车套件

重量测试环节

    为了更直观的进行测试及评比,所有选取套件样本都使用统一规格:53/39牙盘,172.5mm曲柄,BSA中轴,12-25飞轮(SRAM是11-26),113节链条。

操控环节(主要针对手变)

    手变的设计是否遵照人体工程学设计,手部的握持感,以及手变左右摆动幅度是否可调都会影响到最终得分。另外变速杆在进行升档和降档动作时的力度和摆动范围我们都会进行测量以纳入本环节最终得分。(需要指出的是,由于实验室地点在德国,所以测试人员为欧洲人,手部大小与亚洲人有一定差异,在人体工程学方面的评分可能会与亚洲人的感受略有差异。)

传动环节

    传动环节主要针对的是链条和飞轮以及牙盘上的齿片,我们会使用维氏硬度实验设备测试飞轮和链条,以及其表面涂层。维氏硬度能准确反映出目标物的所用合金以及表面耐磨性。本环节的另外一个主要对象是曲柄组,包括曲柄和中轴,我们会测量曲柄和中轴之间的气密性,一般来说气密性越好则得分越高,另外关于曲柄我们会实际测量出STW值,即刚性重量比(Stiffness to Weight)。以此作为曲柄的得分。

变速测试

    变速环节主要是基于实际操作。在实验台上分无负载和有负载两种条件下测试变速能否安静快速的升降档。另外还会涉及到变速线耐磨性的测试,在金刚砂磨片试验台上,经过规定时间内的抗磨损试验得出此环节数据。(常规测试一般选用P500-P600的金刚砂磨片)。

刹车测试

    刹车环节主要为实验室测试,使用配置为被测试套件中的前刹车,配合统一的标准铝制轮组。针对刹车的测试主要是取决于刹车力度,实验会分别在干燥和潮湿两种条件下分别测试刹车力度。至于热衰减问题,由于实际骑行环境基本均为室外,环境里的散热条件无法模拟,且无论橡胶刹车还是金属盘片刹车系统,散热速度都非常快,故热衰减问题暂时不纳入本环节计分。

3车架几何、重量测试
    车架共包含十个不同的测试及评分项目,车架测试总分为100分,占据整车综合评分中的40%,也就是说如果被测试的车架获得了满分100分的成绩,那么这个成绩将占据整车评分中的40分。

    车架几何结构中的所有数据均是用统一的方法独立测量出来的,而非厂家提供的公开数据。这样不同几何结构的架子就能在一起进行量化比较了。架子被统一固定在实验台上,然后用激光照射几个提前标注的测量点,随后软件就可以自动绘制并计算出车架准确的几何数据和数字模型。

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车架几何结构测试(此项无评分)

车架重量测试

    由于各品牌车架厂商之间没有一个统一的车架尺寸标准系统可以参照,所以直接比较同一个号码的不同品牌的架子重量是会出现误差的。(譬如CANYON的尺码系统下52号车架子可能在闪电的系统里就会被标注为53号,所以单纯提取52号来比较重量是不准确的)基于这个原因,我们使用调整后的重量数据,这种独立的车架大小号码系统可以直接比较不同的车架和前叉。车架将被分解成车架、前叉和碗组,然后分别称重。

    车架是待安装的状态,包括前变挂耳,后变尾钩和坐管夹在内将作为车架一起称重。最终的测试标准是按照我们的标准尺码计算下的57号车架,和225mm头管的前叉以及碗组等车架配件一起称重,得出的分数在最后的总分中占25%的比例。

4车架稳定、前叉测试
    现代的自行车在所有路况中行驶都是很稳定的。但20年前的公路车主要设计偏重中高速行驶性能,在操控性能上非常不尽人意。有时甚至一阵风或者车轮轻微的抖动都可以导致车辆骑行出现不稳定的状态。解决办法是使用高刚性的头管设计,头管刚性越好,则行驶稳定性和转向精度就越好。测试方法是将车架水平固定在试验台上,在头管位置安装一根应力杠杆,模拟前叉,应力杠杆可以自定义弯曲和旋转动作。使用千分表来测量本环节,在一定模拟负重情况下,测量头管刚性。单位是牛米每度(Nm/°)。这项得分在总分中占15%。

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车架行驶稳定性测试

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前叉及舒适度测试

车架前叉测试

    行驶安全性,转向精度和行驶舒适性不仅仅取决于车架,跟前叉的性能表现也有很大关系。前叉横向刚度越强,则越容易通过车轮来转向。前叉在垂直方向形变越大,则对手部的冲击就越小。前叉实验台可以测量前叉在两个受力方向上的偏转运动。在实验中,前叉被按照在整车中的方式安装在实验台上,按照模拟行驶方向,依次测量横向刚度和纵向舒适度。也是通过在两个方向加负载后测量形变,单位为牛顿每毫米(N/mm)。本环节在总评分中占10%。前叉的垂直方向舒适度也用同样方法测量,在总评分中占10%。

5车架五通及舒适度测试
    骑车人小腿输出的力量,是导致车架在骑行中轻微形变的主要力量来源。因此刚性好的五通显然更受欢迎。五通刚性越高,力量就越能以更高的比例通过传统系统达到车轮上。我们开发出一套模拟系统来测试五通的刚性。将待测车架固定在实验台上,在五通部位安装一根模拟曲柄。在最初设计制造时保证模拟曲柄有足够高的刚性,这样实验中模拟曲柄的刚性就几乎不会影响最终对于五通刚性的测试结果。

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五通力传导测试

    由于实验中的吊挂负载是单边的,所以我们会在坐管上施加一个与负载侧相反的力来保持车架侧向的受力平衡,从而保证尽量精确的数据读取。通过读取负载下的形变,来检测五通刚性。单位为牛顿每毫米(N/mm)。本环节在总评分中占15%。

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车架舒适度测试

车架舒适测试

    车架在垂直方向受力后产生的形变,就是通俗意义上的车架舒适度。在现代单车技术和设计下,形变产生主要由材质和缓冲机构来实现。材质方面是由于现代造车技术大量使用碳纤维材质,这种材质的吸震效果要比钢、铝和钛都要优异许多。缓冲机构则指的是液压前叉和减震座杆。在实验中车架(57号)包括前叉要被固定在实验台上,将座杆上端到五通中心的距离调整为750毫米,然后为车架加一个垂直向下的负载。与测量的垂直方向的形变可以直观反映出车架舒适度,单位是牛顿每毫米(N/mm)。本环节占总分10%。

6车架涂装及杂项测试
    如果涂装不够结实,再漂亮的漆面也是没有意义的。本环节测试中我们会模拟一个石子敲击车架底部的环境,以及日常正常磨损的环境。将车架倒置固定在实验台上,此时五通部位在顶端,将石子从最高不超过50厘米的地方做自由落体运动砸向车架底部。另外还会在后叉和后下管部分上方10厘米用链条节做自由落体运动,用以模拟日常颠簸骑行中链条与车架的撞击。本环节在最后得分中占5%。

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漆面涂装测试

车架杂项测试

    在这个环节中,会针对以上测试没有涉及到的车架细节处理以及整体外观的观感做出主观评估,毕竟对于多数人而言,不同的人可能会对不同涂装的车架出现不同的感受,为了尽量减少整个测试中主管因素对总分的影响,以及让测试更加全面,所以这个环节只占总成绩的5%。

用户手册

    用户手册在法律上是和车架一起才能构成一个完整的产品,详实人性化的用户手册对于用户来说也是绝对不可或缺的一个环节。这里简单描述一下本环节的评分规则。

    60-100分:包含车架的各部位的具体细节,参数,图片,以及安装方法和有关安全方面的说明,譬如限重范围,以及使用范围。

    20-60分:简单而笼统的说明车架的主要参数。

    20分以下:没有用户手册或者提供的手册对用户没有任何实际作用。

本环节得分在总分占2.5%

质保及事故补偿方案

    产品本身的质量保修,和产品在出现类似车祸的意外后的赔偿计划是产品本身价值之外的重要附加值。

    60-80分:超过五年的车架及前叉质保。
    40-60分:三到五年的车架质保。
    20-40分:三年以下车架质保。

    此外如果有撞车后再次购买新车的价格优惠补偿方案再额外在原有得分基础上加20分。此项得分占最后总分的2.5%。

7轮组测试项目
    空气动力学实验是在巴登湖畔的伊门施塔特的GST-风洞实验室中进行的。首先将待测轮组装上车架,固定在风洞实验台上。用我们研发的模拟假人作为自行车驱动力,固定在每分钟88转的踏频。因为要尽可能减少轮组外的物体对实验结果的干扰,所以在实验台上的模拟假人只有腿部,而其余的上肢,躯干和头部都被我们拆除了。

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轮组空气动力学测试

    通过近期对软件的升级,我们目前可以把最终结果误差控制在上下不超过0.35瓦特。同时为了保证测试的公平性,车架我们始终选取同一款车架,尽可能减少对最后结果的干扰。最重要的是这样被测试对象就能保持同样的空气阻力系数(cw)。

    实验的风洞模拟在45公里每小时的时速情况下,取值范围为正负20度之间(包含了侧风风阻数据)。风洞的横截面积流量计会计算出A的取值。这样就可以很容易的得出被测轮组的空气阻力,从而计算出空气阻力做功。该功率数据越高则空气动力学得分越低。本环节得分占总分25%

轮组重量测量

    由于不是所有轮组制造商都配免费的快拆杆,所以我们的测重环节不包含快拆杆(如果有我们会单独测量,但是不计入本环节计分)。前轮后轮分别占总分10%。

刹车测试

    将轮组固定在刹车实验台上,使用统一默认的刹车块(碳纤维轮组使用原厂自带刹车块)。使用负载轮加速到50km时速,分别在干,湿以及刹车块温度加温到60摄氏度的情况下,通过应力贴片测量刹车力度。该环节得分占总成绩的20%。

轮组圆度

    使用回转轴测试机,测量轮圈的圆度。此环节在总分中占10%

加速性能

    该环节是测试轮组从静止开始加速到15km时速的时间,实际是模拟一个骑行中的起步动作。将轮组固定在实验台上,通过模拟假人以每分钟88转的踏频从静止开始输出,直到轮组达到15km时速,计时。时间越短得分越高。该环节在总分中占5%。

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轮组侧向刚性测试

侧向刚性

    轮组的侧向刚性决定了轮组在加速摇车过程中的稳定性和力传导效率。将轮组固定在实验台之上,从驱动轮侧(塔基一侧)施加一个向下的负载,测量花鼓位移。位移越大侧得分越低。前后轮得分各占总分10%

8评分标准汇总
各项评分标准汇总:

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评分标准汇总

    总结:公路车是一项需要耐力,力量和稳定性的运动。但同时自行车本身性能的优劣也直接影响着骑行体验。我们的测试主要分为两大部分,车架测试,外设测试(包括套件,轮组以及一切剩余部件。)最终的得分里,车架得分占到40%,外设得分占到60%。我们按照两部分得分再乘以相对应的百分比,相加得出整车最后的分数。并且这个分数是在同一标准下实验得出的,所以我们每推出一篇评测文章,都会把新的得分加入总的排行榜里并且更新排名。
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