骑行裤的结构优化设计

2019-12-20吴玉琴程朋朋陈道玲陈东生李永贵

武汉纺织大学学报 2019年6期

吴玉琴，程朋朋*，陈道玲，陈东生，2，李永贵

（1.闽江学院服装与艺术工程学院，福建福州 350108；2.江西服装学院，江西南昌 330201）

0 引言

骑行的流行趋势不断发展，不仅仅为了锻炼、健身或休闲，自行车也不再是简单的代步工具，而是享受骑行产生的乐趣，或隐藏着探险的精神。因此单车旅行流行伊始就受到很多人的追捧，单车旅行是一种年轻、时尚的旅行方式，踩着单车就能跨越、环游各个国度，尽情享受沿途中的风景。

单车旅行的行程中时而平直的公路时而崎岖的山路，有时需要接连数天的骑行，平均时速达到20km/h，因此对热衷于单车旅行的骑行者来说，骑行设备的要求更加专业化。在骑行过程中，骑行主要是靠双腿不断地蹬踏使自行车向前行驶，长期骑行会对人体关节、韧带、肌肉产生伤害[1]。因此，一款专业的骑行裤装备在单车旅行中是必备的[2]。

本论文主要研究针对单车旅行中的公路骑行或山路骑行类型，其具有蹬踏运动时间长，运动强度中等特性，幵通过对骑行裤的结构优化设计来克服和调节人体在运动中因磨损、闷湿以及肌肉组织压力大而带来的不适感。

1 基于骑行特征的骑行裤结构优化

骑行裤是关乎骑行过程中是否舒适的专用装备，其功能性和舒适性是设计与开发的关键，评判骑行裤的标准主要是看其压力、湿热以及接触舒适性，而结构优良的骑行裤能够改善其压力舒适性和湿热舒适性。本论文针对骑行特征进行以骑行者需要为出发点的，从而实现骑行裤的结构优化，改善其版型以及舒适性，满足市场需求，提供更优良的结构设计依据。

1.1 骑行特征分析

1.1.1 骑行动作分解

骑单车时，其下肢极易酸痛，严重影响骑行效果。单车向前的动力是借助双腿不断反复地蹬踏运动，骑行姿势最常见的是：头部保持向前倾斜的趋势，同时收起腹部，使腰部弯曲，上半身弯曲保持成“弓”字形（如图1所示）[3]。而腿部弯曲蹬车主要是使用股四头肌、股二头肌和臀大肌等下肢肌群来保持车辆向前行驶的力，同时脚踝抬的越高，股关节自由运动的空间更大，使骑行运动能够达到最大限度的省力，减少皮表压力[4]。

而山路骑行是靠人和自行车相互配合的运动，在遇到崎岖的山路时，骑行者需要变化骑行姿势，如离座，上下坡等不同的骑行姿势（如图2-4所示），此时下肢体表变化大，结构不良的骑行裤容易引起大腿内侧、臀部、膝盖、脚踝等部位酸痛，束缚人体行动，这会产生额外的压力负荷。因此需要优化骑行裤结构以满足下肢体表变化规律，同时，要注重面料的选用，使服装的湿热舒适性提高。

图1 公路骑行

图2 离座姿势

图3 上坡姿势

图4 下坡姿势

1.1.2 骑行动作分析

根据上述不同的道路骑行姿势的变换，在相关部位增大或减少松量来满足人体自由运动的伸缩量，分析骑行动作如表1：

表1 骑行动作分析

1.2 结构优化的综合方案

1.2.1 围度变化

根据表1分析可得，由于骑行过程中不同的骑行姿势，使身体发力或者松弛的围度有所不同，因此要设计出合理、科学的各部位围度变化使其满足人体体表变化规律[5]。理论上，骑行中下肢中臀部、大腿部、小腿部、脚踝部位的围度均有所变大，因此市面上的骑行裤将其松量放大，但这只解决人体骑行的空间需求，漠视了功能性的要求。因此，只要采用弹性的面料足以适应变化量，就可以忽略不计，不需要加放松量[6]，另一方面紧身的骑行裤能减小风阻，同时还能保护臀部、大腿内侧的肌肉[7]。

但是腰部的松量要加大，在 1.1.1骑行特征分析中，有些动作会让腰部受到很大的压力，加长腰带的长度和松量有助于保护腰部。在四种不同动作中，一般前裆较后裆小，过长的前裆会产生不适，因此可减少前裆约2～3cm左右，同时在后裆加长3～4cm。在弯曲运动中，膝部的变化量是最大的，还会引起长度的变化，因此在前膝适当加长，后膝收省于缝份中。

1.2.2 结构

骑行裤是功能性体现极强的服装，其功能就是缓解骑行过程中的酸疼感，满足骑行者要求。经过对骑行姿势的分析，骑行裤设计的分割线要适应体表的变化，分割线位置应满足人体工学知识，发力部位和分割线设计二者结合，实现最优的服装结构造型[8]。如大腿部、膝部的结构线要依据肌肉群分布来设计；在臀部中，应增加后育克满足骑行运动中臀部变化规律；同时为了安全性，应在骑行裤增加反光等材料[9]。

1.2.3 面料

对于具有运动性能的服装来说，选用湿热舒适性良好的纤维材料是影响服装整体穿着舒适性的关键因素[10]。同时面料的选用要结合皮肤形变规律，弹性面料能够调整压力大小，一般选用氨纶、锦纶、涤纶等具有弹性性能大的面料，同时它们具备吸湿透气的性能。由于骑行裤有众多分割线且各部位的面料要求不同，因此骑行裤的设计采用面料拼接的方式。对于压力大的部位采用氨纶含量较少的面料，压力小的部位采用氨纶含量较多或者用其他具有强弹性的面料拼接；还应注重骑行过程中不同部位体表形变规律及方向确定骑行裤面料；臀部的后育克应需要透气的面料，因此可以用网状的面料拼接；由于膝盖的弯曲产生的摩擦力大，应选用弹性大的面料，幵且厚度要适中。

2 实验

2.1 实验样品

根据1.2的结构优化综合方案，设计出骑行裤的款式图和样板如下：

图5 后片样板处理

图6 前片样板处理

图7 后片款式图

图8 前片款式图

2.2 实验对象

实验选取1名女大学生作为测试人员，年龄20岁，身高160 cm，体重48kg，在(20±2)℃的相对温度和（65±3）%的相对湿度下，受试者在穿着优化后的骑行裤条件下，测试其腰部、臀部、大腿中部、膝部、小腿中部以及脚踝的压力值、湿热舒适性，检验是否达到舒适范围内，幵且将测试受试者的下肢的特征示于表2中。

表2 测试人员下肢体型特征参数

2.2.1 压力值测试

合理的服装压力能减缓身体运动过程中的酸痛感以及减少空气阻力等，人体舒适的服装压力在（1.92～3.92）Kpa区间内，当压力过大时，会使血液流动不畅，迫使血液向腿部低处流，容易造成人体健康伤害。一般认为，当服装压力趋于（5.88～9.8）Kpa时，人体会产生不适感[11]。实验测试结构优化后的骑行裤压力值，实验进行3次，结果取平均值，压力测试结果如图9所示。

图9 压力测试值

2.2.2 湿热舒适性测试

服装的湿热舒适性是影响服装穿着舒适性重要的因素，能够让人体产生的热量和水分和损失的热量和水分之间维持平衡，保持舒适感[12]。表3是湿热舒适性的主观感觉量表，实验将人的主观湿热舒适性分为5个等级：

表3 人体湿热舒适性主观感觉量表

为了研究结构优化后的骑行裤是否达到人体湿热舒适范围内，本次实验选取 30名体型符合实验用裤子规格的大学生，根据表3的评价量表，对下肢主要部位进行湿热舒适性主观评价，评价等级达到[0，1]的占比记录其结果，结果如图10所示。

2.3 结论分析

根据实验数据分析可知：结构改良后的骑行裤压力值均在人体舒适的范围内，说明改良后的骑行裤能够很好契合人体体表拉伸率，其中，由于膝部的围度经过前膝加大松量，后膝减少松量的设计，幵选用弹性较大、吸湿性好的面料，其结构分割更好适应骑行时体表的变化量；从图 10中看出，经过不同面料拼接而成的骑行裤，几乎能够满足测试者的湿热舒适性要求，其中，大部分人认为膝部的湿热舒适性有效改善；结合两个实验结果：通过骑行特征分析后所进行优化设计的骑行裤在其压力舒适性、湿热舒适性均有改善。