Während sich die Profis auf Paris-Roubaix vorbereiten, sehen wir uns an, wie Wissenschaftler daran arbeiten, das Fahren auf Kopfsteinpflaster einfacher zu machen
Das diesjährige Paris-Roubaix verfügt über mehr als 50 km Kopfsteinpflaster, weshalb dieses klassische Rennen in Nordfrankreich als „Die Hölle des Nordens“bezeichnet wird. Für Hersteller und Teams ist es eines der Highlights im Kalender.
Es ist auch eine Plattform, um neue Technologien zu präsentieren, die dazu beitragen sollen, dass Fahrräder reibungslos über den Pflaster rollen.
Deshalb hat Pinarello ein Federungssystem oben an den Sitzstreben seines K8-S entwickelt und Specialized hat bei seinem neuesten Roubaix seine „FutureShock“-Federung zwischen Steuerrohr und Vorbau eingeführt.
Aber gibt es wissenschaftliche Beweise dafür, ob diese und andere ähnliche Innovationen einen wirklichen Wert haben und wenn ja, was wichtiger ist: Dämpfung vorne oder hinten am Fahrrad?
Vibrationen überwachen
„Wir haben unsere Fahrräder mit Sensoren bestückt, wenn wir ein Rennen wie Roubaix beobachten, um das Feedback, das wir von den Fahrern erh alten, mit empirischen Daten zu ergänzen“, sagt Carsten Jeppesen, Leiter des technischen Betriebs bei Team Sky.
„Das ist der Grund, warum sich viele Fahrer für eine Hinterradfederung entscheiden und warum sie sich zum Beispiel nicht für eine Vorderradfederung entscheiden würden, die einige ausprobiert haben, aber einfach zu fremd fanden.“
Jeppesen merkt auch an, dass Fahrer einen längeren Radstand wählen, was die Denkweise hinter dem Pinarello K8-S erklärt, mit seinem federnden Heck und dem längeren Radstand als beim F10.
Aber es ist nicht sehr wissenschaftlich. Wir sind auf der Suche nach unabhängigen, überprüfbaren Beweisen, und ziemlich überraschend für einen Sport, bei dem Daten König sind, gibt es nur eine unabhängige Studie, die die Vibrationen untersucht, die von den Pflastersteinen von Roubaix ausgehen.
Der Wissenschaftler und Radfahrer Sebastien Duc nahm an der Paris-Roubaix Challenge 2015 teil, einem Amateur-Event, das am Tag vor dem Profirennen stattfindet. Das Ziel des 1,80 m langen und 68 kg schweren Duc war es, nicht nur das Ausmaß der Vibrationen zu messen, die durch das Kopfsteinpflaster erzeugt werden, sondern auch, wo am Fahrrad und am Körper sie am stärksten sind.
„Ich habe meinen Specialized Roubaix Expert mit zwei dreiachsigen Beschleunigungsmessern ausgestattet – am Vorbau und an der Sattelstütze – und den Reifendruck auf 5 bar [etwa 73 psi] eingestellt“, sagt Duc. „Dann habe ich RMS, VDV und Vibrationspegel gemessen…“
OK, stoppe genau dort – Erklärung erforderlich. In dieser oszillierenden Welt ist RMS (Root Mean Square, gemessen in m/s2) im Wesentlichen der durchschnittliche Vibrationswert, in diesem Fall einer Fahrt auf dem Kopfsteinpflaster, während VDV (Vibration Dose Wert, m/s1.75) stellt den kumulierten Wert dar. Der Vibrationspegel ist Schwingungen pro Sekunde oder Hertz (Hz).
Er sammelte alle Daten nach der Veranst altung und entdeckte, dass seine Geschwindigkeit während seiner 139 km langen Fahrt mit 15 Kopfsteinpflaster-Sektoren zwischen 19,1 und 27,8 km/h schwankte; seine Herzfrequenz schwankte zwischen 122 und 155 bpm; seine Trittfrequenz lag zwischen 79 und 87 U/min; und Ausgangsleistung variiert von 167-235W.
„Laut RMS- und VDV-Werten ist die Vibrationsbelastung an den Händen stärker als am Fahrersitz, unabhängig von der Geschwindigkeit oder dem Schwierigkeitsgrad des Kopfsteinpflasters“, verrät Duc.
Als Referenz kategorisiert ASO die Kopfsteinpflaster nach Schwierigkeitsgrad von zwei Sternen (relativ einfach) bis fünf Sternen (knochenbrechend) und hat dieses Jahr eine Farbcodierung eingeführt, um es Fernsehzuschauern leichter zu machen, sie zu identifizieren.
'Über die Vier-Sterne-Abschnitte entsprach RMS 35m/s2 am Vorbau, verglichen mit 28m/s2 am Vorbau die Sattelstütze.“Am Arbeitsplatz – beispielsweise beim Pflügen eines Feldes mit einem Traktor – gilt alles über 10 m/s2 als gefährlich.
Das war's also. Sky’s Jeppesen liegt falsch und die Hersteller sollten ihre Bemühungen auf die Vorderseite des Fahrrads und nicht auf die Rückseite konzentrieren. So einfach ist das natürlich nicht.
„Die Frequenz der Vibrationspegel war an der Sattelstütze tatsächlich höher“, sagt Duc. ‘Über die Drei-Sterne-Strecken mit Kopfsteinpflaster, 30 Hz an der Sattelstütze im Vergleich zu etwa 20 Hz am Vorbau.’
Kurz gesagt, die Vibrationen am Heck waren weniger intensiv, aber häufiger.
Studienarmut
So weit, so ergebnislos. Wir brauchten mehr Daten, aber Cyclist musste kreativ sein. Cue-Forschung von Paul MacDermid von der Massey University, Neuseeland, der die Vibrationsauswirkungen des Straßenradfahrens mit dem Radfahren im Gelände verglich.
Seine Forschung war nicht auf Kopfsteinpflaster, aber MacDermid sagt, dass er die Ergebnisse basierend auf seinen eigenen Daten gut einschätzen kann.
Nehmen Sie den Effektivwert. Bei MacDermid-Tests maßen die Beschleunigungsmesser am linken Arm 18 m/s2 und 27 m/s2 für Straße und Gelände; an der Sattelstütze waren es 12m/s2 und 18m/s2.
MacDermid sagt, Kopfsteinpflaster würde ähnliche Vibrationsanteile erzeugen und dass Probanden etwa 30 % mehr Kraft aufbringen müssten, um die gleiche Geschwindigkeit beizubeh alten, was erheblich ist, da Kraft mit Vibration zusammenhängt.
'Dies basiert auf Training Peaks-Daten von Mat Haymans Sieg 2016, als seine durchschnittliche Leistung im Arenbergwald um 44 % und seine Herzfrequenz um 20 % [im Vergleich zu früher im Rennen] anstiegen“, sagt er MacDermid.
Natürlich kann Haymans gesteigerte Anstrengung nicht ausschließlich den zusätzlichen Vibrationen zugeschrieben werden, die durch diese Pflastersteine stimuliert werden – es ist sicher anzunehmen, dass Hayman auch in einem Abschnitt den Hammer niederlegte, der berüchtigt dafür ist, das Rennen zu gewinnen oder zu brechen.
Aber wenn wir diese 30%ige Erhöhung allgemein auf Kopfsteinpflaster und die erhöhten Vibrationen anwenden, sehen wir RMS-Werte von über 30m/s2 durch den Lenker und über 20m /s2 durch den Sattel.
Es scheint also wieder, dass vorne der Bereich ist, der einen größeren Dämpfungsfokus erfordert. „Das könnte man sicherlich argumentieren, denn das Fahren des Fahrrads über die Unebenheiten wird mehr Oberkörperbewegungen hervorrufen“, sagt MacDermid.
„Das wird durch weitere uns vorliegende Daten unterstützt, die zeigen, dass auf Bergaufpassagen bei Geschwindigkeiten von etwa 16,5 km/h die Vibrationen durch die Lenker und Lenker typischerweise stärker waren als durch die Sattelstütze.“
Seine Zahlen ändern sich jedoch, wenn die Straße abwärts geneigt ist: „Wir haben eine weitere Studie durchgeführt, die die Auswirkungen auf das Fahrrad untersuchte, wenn man über 13 cm hohe Stufen herunterfährt.
„Die Ergebnisse zeigten, dass die Sattelstütze und der Knöchel die stärksten Schläge mit dem Lenker ein knappes Drittel einstecken mussten.“
Gebaut für das Kopfsteinpflaster
Es ist nicht eindeutig, ob die Aufhängung vorne oder hinten besser eingesetzt werden sollte, aber es könnte sein, dass beide nicht so viel Einfluss haben wie die Fahrer selbst.
„Eine Studie in Frankreich hat gezeigt, dass der Schwingungsdosiswert umso niedriger ist, je schwerer der Fahrer ist“, sagt MacDermid.
Im Wesentlichen dämpfen die über 80 kg schweren Jungs die Vibrationen natürlich mehr als die 60 kg schweren Jungs.
Und eine weitere französische Studie zeigte, dass auch die Körperh altung eines Fahrers einen signifikanten Einfluss auf den VDV hat, insbesondere die Position der Unterarme und Handgelenkwinkel, und dass eine optimierte Fahrradgeometrie diesen Wert um bis zu 50% reduzieren kann.
Es gibt auch die Frage des Fahrstils, sagt Jeppesen: „Wenn Sie sich zum Beispiel Fabian Cancellara ansehen, der auf seinem Fahrrad geschmeidig fährt, würde er wahrscheinlich weniger Vibrationen spüren als jemand wie Ian Stannard, der mehr über rohe Gew alt und tritt in die Pedale.'
Da hast du es also. Wenn die Profis beim diesjährigen Paris-Roubaix auf den Arenberg fahren, werden einige von ihnen die zusätzliche Dämpfung am Lenker zu schätzen wissen, während andere mit der Federung am Hinterrad zufrieden sein werden (und alle werden sich für breitere, weichere Reifen als üblich entscheiden).
Aber der Gewinner wird höchstwahrscheinlich derjenige sein, der einfach weiß, wie man am besten über Kopfsteinpflaster fährt. Immerhin war Vorjahressieger Mat Hayman auf einem Scott Foil unterwegs – einem Aero-Bike, das beim Komfort wenig Zugeständnisse macht.
