騎行褲的結構優(yōu)化設計

吳玉琴，程朋朋*，陳道玲，陳東生，2，李永貴

（1.閩江學院 服裝與藝術工程學院，福建 福州 350108；2.江西服裝學院，江西 南昌 330201）

0 引言

騎行的流行趨勢不斷發(fā)展，不僅僅為了鍛煉、健身或休閑，自行車也不再是簡單的代步工具，而是享受騎行產生的樂趣，或隱藏著探險的精神。因此單車旅行流行伊始就受到很多人的追捧，單車旅行是一種年輕、時尚的旅行方式，踩著單車就能跨越、環(huán)游各個國度，盡情享受沿途中的風景。

單車旅行的行程中時而平直的公路時而崎嶇的山路，有時需要接連數天的騎行，平均時速達到20km/h，因此對熱衷于單車旅行的騎行者來說，騎行設備的要求更加專業(yè)化。在騎行過程中，騎行主要是靠雙腿不斷地蹬踏使自行車向前行駛，長期騎行會對人體關節(jié)、韌帶、肌肉產生傷害[1]。因此，一款專業(yè)的騎行褲裝備在單車旅行中是必備的[2]。

本論文主要研究針對單車旅行中的公路騎行或山路騎行類型，其具有蹬踏運動時間長，運動強度中等特性，幵通過對騎行褲的結構優(yōu)化設計來克服和調節(jié)人體在運動中因磨損、悶濕以及肌肉組織壓力大而帶來的不適感。

1 基于騎行特征的騎行褲結構優(yōu)化

騎行褲是關乎騎行過程中是否舒適的專用裝備，其功能性和舒適性是設計與開發(fā)的關鍵，評判騎行褲的標準主要是看其壓力、濕熱以及接觸舒適性，而結構優(yōu)良的騎行褲能夠改善其壓力舒適性和濕熱舒適性。本論文針對騎行特征進行以騎行者需要為出發(fā)點的，從而實現騎行褲的結構優(yōu)化，改善其版型以及舒適性，滿足市場需求，提供更優(yōu)良的結構設計依據。

1.1 騎行特征分析

1.1.1 騎行動作分解

騎單車時，其下肢極易酸痛，嚴重影響騎行效果。單車向前的動力是借助雙腿不斷反復地蹬踏運動，騎行姿勢最常見的是：頭部保持向前傾斜的趨勢，同時收起腹部，使腰部彎曲，上半身彎曲保持成“弓”字形（如圖1所示）[3]。而腿部彎曲蹬車主要是使用股四頭肌、股二頭肌和臀大肌等下肢肌群來保持車輛向前行駛的力，同時腳踝抬的越高，股關節(jié)自由運動的空間更大，使騎行運動能夠達到最大限度的省力，減少皮表壓力[4]。

而山路騎行是靠人和自行車相互配合的運動，在遇到崎嶇的山路時，騎行者需要變化騎行姿勢，如離座，上下坡等不同的騎行姿勢（如圖2-4所示），此時下肢體表變化大，結構不良的騎行褲容易引起大腿內側、臀部、膝蓋、腳踝等部位酸痛，束縛人體行動，這會產生額外的壓力負荷。因此需要優(yōu)化騎行褲結構以滿足下肢體表變化規(guī)律，同時，要注重面料的選用，使服裝的濕熱舒適性提高。

圖1 公路騎行

圖2 離座姿勢

圖3 上坡姿勢

圖4 下坡姿勢

1.1.2 騎行動作分析

根據上述不同的道路騎行姿勢的變換，在相關部位增大或減少松量來滿足人體自由運動的伸縮量，分析騎行動作如表1：

表1 騎行動作分析

1.2 結構優(yōu)化的綜合方案

1.2.1 圍度變化

根據表1分析可得，由于騎行過程中不同的騎行姿勢，使身體發(fā)力或者松弛的圍度有所不同，因此要設計出合理、科學的各部位圍度變化使其滿足人體體表變化規(guī)律[5]。理論上，騎行中下肢中臀部、大腿部、小腿部、腳踝部位的圍度均有所變大，因此市面上的騎行褲將其松量放大，但這只解決人體騎行的空間需求，漠視了功能性的要求。因此，只要采用彈性的面料足以適應變化量，就可以忽略不計，不需要加放松量[6]，另一方面緊身的騎行褲能減小風阻，同時還能保護臀部、大腿內側的肌肉[7]。

但是腰部的松量要加大，在 1.1.1騎行特征分析中，有些動作會讓腰部受到很大的壓力，加長腰帶的長度和松量有助于保護腰部。在四種不同動作中，一般前襠較后襠小，過長的前襠會產生不適，因此可減少前襠約2～3cm左右，同時在后襠加長3～4cm。在彎曲運動中，膝部的變化量是最大的，還會引起長度的變化，因此在前膝適當加長，后膝收省于縫份中。

1.2.2 結構

騎行褲是功能性體現極強的服裝，其功能就是緩解騎行過程中的酸疼感，滿足騎行者要求。經過對騎行姿勢的分析，騎行褲設計的分割線要適應體表的變化，分割線位置應滿足人體工學知識，發(fā)力部位和分割線設計二者結合，實現最優(yōu)的服裝結構造型[8]。如大腿部、膝部的結構線要依據肌肉群分布來設計；在臀部中，應增加后育克滿足騎行運動中臀部變化規(guī)律；同時為了安全性，應在騎行褲增加反光等材料[9]。

1.2.3 面料

對于具有運動性能的服裝來說，選用濕熱舒適性良好的纖維材料是影響服裝整體穿著舒適性的關鍵因素[10]。同時面料的選用要結合皮膚形變規(guī)律，彈性面料能夠調整壓力大小，一般選用氨綸、錦綸、滌綸等具有彈性性能大的面料，同時它們具備吸濕透氣的性能。由于騎行褲有眾多分割線且各部位的面料要求不同，因此騎行褲的設計采用面料拼接的方式。對于壓力大的部位采用氨綸含量較少的面料，壓力小的部位采用氨綸含量較多或者用其他具有強彈性的面料拼接；還應注重騎行過程中不同部位體表形變規(guī)律及方向確定騎行褲面料；臀部的后育克應需要透氣的面料，因此可以用網狀的面料拼接；由于膝蓋的彎曲產生的摩擦力大，應選用彈性大的面料，幵且厚度要適中。

2 實驗

2.1 實驗樣品

根據1.2的結構優(yōu)化綜合方案，設計出騎行褲的款式圖和樣板如下：

圖5 后片樣板處理

圖6 前片樣板處理

圖7 后片款式圖

圖8 前片款式圖

2.2 實驗對象

實驗選取1名女大學生作為測試人員，年齡20歲，身高160 cm，體重48kg，在(20±2)℃的相對溫度和（65±3）%的相對濕度下，受試者在穿著優(yōu)化后的騎行褲條件下，測試其腰部、臀部、大腿中部、膝部、小腿中部以及腳踝的壓力值、濕熱舒適性，檢驗是否達到舒適范圍內，幵且將測試受試者的下肢的特征示于表2中。

表2 測試人員下肢體型特征參數

2.2.1 壓力值測試

合理的服裝壓力能減緩身體運動過程中的酸痛感以及減少空氣阻力等，人體舒適的服裝壓力在（1.92～3.92）Kpa區(qū)間內，當壓力過大時，會使血液流動不暢，迫使血液向腿部低處流，容易造成人體健康傷害。一般認為，當服裝壓力趨于（5.88～9.8）Kpa時，人體會產生不適感[11]。實驗測試結構優(yōu)化后的騎行褲壓力值，實驗進行3次，結果取平均值，壓力測試結果如圖9所示。

圖9 壓力測試值

2.2.2 濕熱舒適性測試

服裝的濕熱舒適性是影響服裝穿著舒適性重要的因素，能夠讓人體產生的熱量和水分和損失的熱量和水分之間維持平衡，保持舒適感[12]。表3是濕熱舒適性的主觀感覺量表，實驗將人的主觀濕熱舒適性分為5個等級：

表3 人體濕熱舒適性主觀感覺量表

為了研究結構優(yōu)化后的騎行褲是否達到人體濕熱舒適范圍內，本次實驗選取 30名體型符合實驗用褲子規(guī)格的大學生，根據表3的評價量表，對下肢主要部位進行濕熱舒適性主觀評價，評價等級達到[0，1]的占比記錄其結果，結果如圖10所示。

2.3 結論分析

根據實驗數據分析可知：結構改良后的騎行褲壓力值均在人體舒適的范圍內，說明改良后的騎行褲能夠很好契合人體體表拉伸率，其中，由于膝部的圍度經過前膝加大松量，后膝減少松量的設計，幵選用彈性較大、吸濕性好的面料，其結構分割更好適應騎行時體表的變化量；從圖 10中看出，經過不同面料拼接而成的騎行褲，幾乎能夠滿足測試者的濕熱舒適性要求，其中，大部分人認為膝部的濕熱舒適性有效改善；結合兩個實驗結果：通過騎行特征分析后所進行優(yōu)化設計的騎行褲在其壓力舒適性、濕熱舒適性均有改善。

圖10 結構優(yōu)化后的騎行褲濕熱舒適性主觀評價

3 總結

本論文通過對4種不同的騎行動作分析，得出下肢各部位體表變化的大致規(guī)律：其中臀部、大腿部、小腿部、腳踝部位不加放余量，用面料的彈性減緩其壓力；腰部加大松量，腰帶加長；前襠減小，后襠加長等結構變化。經過試驗數據分析，改良后的騎行褲壓力舒適性和濕熱舒適性能夠達到舒適的范圍內。

因此，在騎行褲設計中，將騎行運動特征和騎行狀態(tài)下下肢不同部位的壓力變化規(guī)律二者結合，幵依據不同部位的壓力確定最合適的松量和結構設計，選用最適合的面料，達到騎行褲的最優(yōu)化，有助于進一步提高騎行褲的運動性能，幵以此設計出更為科學、合理的騎行服裝。