浅析运动自行车制造历史衍变

任瑞星 李渊

（中国消防救援学院 北京 102202）

自行车起源于西方，至今已有200 余年历史，而运动自行车有别于代步用的普通自行车，约有百余年的历史，主要包括公路自行车、山地自行车和休闲自行车。在英、美、德、日等国家的引领下，从选材与制造加工、运动自行车工业设计、人体适应性的优化到企业、国家文化的渗透，运动自行车自一开始单一的技术发展到现在的与多方面融合发展。通过经济全球化的驱动,运动自行车的设计、生产加工、营销也得到了全球化分工，逐步改变了由过去少数国家垄断的局面,运动自行车的发展开始朝多样化衍变，在新时代背景下更好的服务于大众。

1、运动自行车出现的文化价值

运动自行车的出现标志着自行车这一工具正式转化为体育器材，并为自行车运动提供了发展的起点；其既是一种体现体育文化的方式，也是自行车运动文化的物质载体。运动自行车的诞生衍生出了安全、力学、美学等文化价值。

1.1、安全价值

运动自行车相较于其他类型的自行车，首先提高了其安全性能，安全价值是其核心内容之一。从19 世纪70 年代英、法两国举行从巴黎到里昂的自行车赛时所用的最早的公路自行车到现代竞技体育的专业运动自行车,安全价值主要体现在运动自行车所使用的材料科学与制作技术科学的有机统一。车身材料在大幅减轻重量的同时保证了其结构的稳定性，与人体接触的车座、车把也采用舒适的材料。轮胎的耐磨性也大幅提升，即使是在相对恶劣的环境中也能防止因爆胎而导致的危险事故。这是确保运动者自身安全、顺利开展运动的根本性安全价值之一。

1.2、力学价值

自行车运动，其技术技能、运动过程与运动结果，都是力学过程与力学变化结果的统一，也是运动自行车的结构力学、摩擦力学与反作用力学的文化统一。运动自行车随着这项运动的发展，不断被改进创新。如轻量化运动自行车可以有效地减轻车身重量，从而减少运动者的负荷。在减轻车身重量的同时，运动自行车的主体结构设计也更加合理，即使出现较大颠簸，车身整体也会较为稳定。运动者在骑行时的姿势也由过去重心偏后逐步随着运动自行车结构的变化向前偏移，更有利于减小风阻与高速前进。运动自行车轮胎按照力学原理去设计纹路，有效增加了与地面的摩擦力。

1.3、美学价值

运动自行车作为服务于人类自行车运动必须的物质条件，不论是自行车本身，还是和运动者融为一体都具有特定美学意义。首先是运动自行车本身的美学价值，包括运动自行车的造型美、花色美、结构美等，这些美能有效地激发运动者参与的热情，给予积极的心理暗示，从而推动运动者尽可能地正常发挥甚至超常发挥；其次是运动自行车和运动环境统一的美学价值，包括和运动场地、运动项目的统一美，不同的自行车运动项目需要不同的场地，同样也需要不同性能的运动自行车来支持运动的科学开展，以此来营造积极的运动氛围,尤其是具有不同造型和花色的运动自行车，会与场地形成相得益彰的动态美；最后是运动自行车与运动者统一的美学价值，包括和运动员的身材比例统一，运动者的服装统一等，在统一性与协调性中达成某种整体效果的美，例如运动自行车与运动服颜色搭配的美等。

2、运动自行车不断创新的制造技术衍变

从运动自行车的发展历程来看，推动运动自行车持续的发展与材料学进步和社会制作工艺的发展有直接的关联。可以说运动自行车制造技术的不断衍变是运动自行车行业的内在规律，也是相关的配套学科与工业发展的客观带动。

2.1、材料的衍变

首先是材料在不断探索中的变迁。从200 多年前希布拉克用木材发明的运动自行车伊始，运动自行车制造的主要材料经历了由木制材料到钢铁材料再到后来的钛合金、铝合金、镁合金、钪合金以及碳纤维等材料的衍变，每一次的变化都是在不同社会发展之下的历史规律结果。通过对运动自行车制造历史衍变的总结分析，得出推动的两种动因：一个动因是社会科技的发展，在材料学、力学、工程学等学科发现和创造了诸多新材料的推动下，通过对过去制造运动自行车的经验进行总结，结合科学化、时尚化、人性化和舒适性、环保性、时代性，从而不断选择出最适合的材料。例如，在20 世纪80 年代法国的Look 公司所推出的KG-196 车架率先使用了碳纤维，还有1988 年捷安特公司推出的碳纤维运动自行车，一上市就马上改变了全球的运动自行车市场；另一个动因是消费者的反馈，消费者将对不同材料、不同设计样式的运动自行车的使用感受以及在一段时间后运动自行车清洗和老化等情况向运动自行车制造商的反馈，促使制造商去选择更优的材料。例如镁合金在兼顾高强度与低密度的同时还具备良好的变形能力，因此，在运动自行车与人体接触的部分选择镁合金可以有效地提高舒适程度；

然后是选材的多样化。在气候不同、地质条件不同、文化背景不同以及性别年龄不同等多种原因下，运动自行车制作的选材也有着各自的不同，也因此导致了选材的多样化。依据当前运动自行车车架其中几类材料来看：（1）通过改变钢的成分以及深入加工来增加强度和减少重量，钢材料因其工艺完善、焊接性好和价格较低成为在路况好、性价比高的通勤类运动自行车的大多选择；（2）以铝为主要原料通过与其他金属合金化之后制作的铝合金运动自行车具有密度小、耐腐蚀等特点，这类运动自行车适合那些架构大、日常复杂的环境，目前市面上大多山地运动自行车车架都是铝合金制成；（3）钛合金及碳纤维复合材料具有轻质、高强度等优异特性，常用在航空航天等领域，以此制作的运动自行车可以大幅减少运动自行车重量，增加运动自行车的刚度，故而对速度要求较高，尤其是竞技运动自行车皆采用此类材料。

就目前来看，由于各类材料各有所长，各零件的要求也有所不同，因此很多运动自行车都是由多种材料组合而成，运动自行车的选材也由单一材料向多种材料组合衍变。

2.2、制作工艺衍变

运动自行车制造的材料实际上生产商都具备，关键是运动自行车的制作工艺能否把各种材料转化为运动自行车所需要的物件。运动自行车制作工艺的衍变可分两个阶段：工业革命前的手工衍变与之后工业化衍变。

（1）手工衍变：运动自行车在工业革命以前和普通的手工业一样都是通过手工技艺来完成制作。手工衍变主要包括三个方面：①运动自行车结构的手工制作衍变，包括运动自行车车架的结构与制作、运动自行车车座样式与位置设计、运动自行车材料的选择等，这些都是通过具有创新力的人逐渐摸索设计，推动运动自行车工艺的发展进步；②轮胎制作技术衍变是运动自行车速度、稳定性、舒适性的重要影响因素之一，轮胎数量的多少、轮胎大小的尺寸、轮胎材质的选择和充气轮胎的使用等都影响了运动自行车的发展历程；③脚蹬制作的衍变。从希布拉克初始脚在地面走动，到米乔克斯在前轮加上脚蹬，最后通过链条将脚蹬和轴承连接。随着脚蹬制作工艺的衍变，运动自行车在速度与省力方面得到了逐步的提升。随着对运动自行车材料选择、结构设计、制造工艺的的手工技艺衍变，现代运动自行车已基本成型，为工业革命后运动自行车的工业化做好了前期的积累和准备；

（2）工业化衍变：运动自行车制造的工业化衍变离不开工业革命的推动，尤其是第二次工业革命所带来的科学技术的进步，为运动自行车的大批量、产业化生产提供了支持。运动自行车产业化的衍变可分以下四个阶段：①起步萌生阶段，从1886 年英国的斯塔利改制运动自行车部件所使用的机床开始，运动自行车在工业革命的推动下开始了大量生产和推广；②品牌化阶段，在进入20 世纪之后，萌发了一些运动自行车厂商向品牌化衍变，例如1899 年日本的FUJIBIKE 等品牌的运动自行车厂商开始创立并逐步地壮大；③工业化阶段，二战结束后到21 世纪以前是运动自行车创新和生产的快速发展阶段，在西方发达国家的引领推动下，运动自行车工业化走向成熟，研发和制造一体化发展，运动自行车在全球范围内得到了大范围、全方位的普及；④产业化阶段，进入21 世纪至今，在制造运动自行车的同时，实现了运动自行车向舒适性、环保性、智能性和美观性等特征的转化，根据运动自行车用处的不同向运动竞赛、大众休闲、健身娱乐的分类，促使着产业化的衍变。

2.3、文化元素融入技术的衍变

运动自行车自发明之日起就是各类因素有机统一的结合物，其中一个因素便是文化元素的融入，可分为企业文化的融入和国家文化的融入。企业作为运动自行车研发、生产、销售的第一者，企业将其文化不可避免地、主动地融入自己所生产的运动自行车当中。企业的文化引领着企业的发展，同时也引领着技术的升级。例如，捷安特（中国）公司“求新、求异、求变、不断改善、变革创新”的发展理念。以科技、时尚、人性为主题设计的运动自行车，将企业文化融入到了所生产的商品之中，融入到了运动自行车技术的创新之中，促进了运动自行车产业的发展。企业品牌对消费者的行为会产生关键的影响。优秀的文化元素的融入可以使得消费者产生对品牌的依赖，增加消费者的忠诚度，文化的融入对运动自行车的进步有积极的影响。

在运动自行车文化融入的过程中，生产厂商所在的国家对应的文化是其融入最基本的导向。企业根据自己发展的需要同国家文化有机结合，改造运动自行车的性能、外观等，研发出具有民族特点的运动自行车，满足国家文化的需求。例如，在日本由于人口密度大、生活节奏快、效率要求高等特点，衍变出日本的运动自行车不同于欧美山地车一类而是多为车前有车筐、车后有后货架的“女士运动自行车”，这类运动自行车不仅可以满足日本民众日常的使用，还体现了其“谦逊、忍耐”的民族文化。

3、推动运动自行车技术衍变的因素分析

推动运动自行车技术衍变的因素包括运动自行车是人们出行时便捷的工具，还有体育的发展、大众休闲运动的需要等。在不同的国家、不同的地域的环境下催生出了不同的运动自行车企业，运动自行车技术的衍变也因此变得多样。

3.1、文化因素——国家文化价值的体现

运动自行车技术的衍变的文化影响因素有许多，在这里分为三种：（1）外观文化影响，运动自行车的结构、颜色、图案等外观都会受到国家民族文化的影响。全球各地风格各异、色彩造型独特的运动自行车外观就是对美感的不同认知；（2）功能文化导向，力学、工程学、材料学等学科应用于运动自行车技术中，能让使用者在完成骑行的过程中感受到文化的引导，如山地运动自行车兴起于美国，至今已经是世界运动自行车的主流，正是美国人民喜爱粗犷的这种文化造就了这一衍变；（3）企业营销文化，市场与消费者的需求都对运动自行车生产企业产生了影响。在市场全球化背景下，跨国生产企业为了更好地营销，会对购买人群的民族文化进行适应，这也是运动自行车文化价值的底蕴。

3.2、体育因素——体育和健康意识的驱动

体育也是推动运动自行车技术衍变的主要因素之一。首先是运动自行车体育项目的发展，包括奥运会运动自行车比赛以及各国各地区环国、环岛、环湖比赛的推动，不同的运动自行车项目催生出了不同运动自行车的研发与应用，很多材料和结构的衍变正是在比赛中首次出现的，像碳纤维的车架的设计开始是服务于竞技比赛的；其次还有体育观念的的推动，在经济日益发展，生活保障不断提升以及大众体育发展和终身体育意识普及之下，全世界各地的体育健康运动也迅速发展，具有各种功能的运动自行车也应运而生，包括健身功率运动自行车、城市休闲运动自行车、攀爬车等，正是体育的发展带动了运动自行车技术的创新。

3.3、科技因素——国家综合实力的反映

运动自行车技术的衍变实际上是融合在科学技术衍变之中的，科技的进步对运动自行车的发展产生了极其深远的影响。首先是对运动自行车的材料制造的影响，不同材料与运动自行车零件的创新性改进。包括材料质量的减轻、强度的增加、外形结构的力学设计以及环保的提高。如Shimano 公司在20 世纪70 年代所开发的机械碟刹，大大提升了运动自行车刹车的速度。当今碟刹系统已经采用液压传导，并开发出了适合运动自行车整车制动系统，每辆生产时间仅需40s；其次是运动自行车制造和设计创新的影响。运动自行车车架的焊接技术、车座的制造技术、变速器制作的技术、避震器制作技术等等都在快速发展的科技推动下实现了一次次质变；再次，随着信息技术的发展，计算机设计软件广泛地进入各行业，包括运动自行车行业的专业化应用，这些都为运动自行车的高速发展营造了良好的环境。如李浩在《运动自行车后三角车架智能焊接生产线设计与仿真》一文中采用Process Simulate 软件对运动自行车的生产线进行了优化，让整个生产更加的流畅，同时可以降低成本、提高生产效率以及改善焊接的质量。

4、因素作用分析

文化因素是运动自行车技术衍变的价值引领，随着经济社会的不断发展，包括环境保护、体育健康、审美造型等文化元素被人们在消费时所关注起来，不同的消费群体产生不同层次的运动自行车文化消费理念，促使运动自行车的创新、制造、产业等发展朝着更加多元、智能与环保的方向发展，加之企业文化、民族文化、国家文化、体育文化与运动自行车文化的融合，共同推动着运动自行车及其运动项目的发展。

体育因素是运动自行车技术衍变的重要动力。有着各式各样体育需求的人们会依据自己的需要对不同的体育项目，不同的环境，不同的形式提出不同的要求，因此对运动自行车及其类别的要求也会多元，根据这些不同的要求生产厂商会生产出相应的运动自行车来满足市场，进而推动运动自行车向着多元化、个性化的方向不断发展。

科技因素是运动自行车技术衍变的根本动因，科学技术所造就的材料基础、技术和技能基础为运动自行车的材料、设计、制造的创新提供了最基本的环境。不同企业、不同国家研发为全球运动自行车市场注入了多元化、民族化因素，生产设备的创新、专利研发的推动以及信息化的应用为运动自行车大规模同质批量现代化生产提供了条件，使之成为了现实。

5、结语

技术衍变是运动自行车历史的变迁，在文化因素、体育因素以及科技因素等的综合影响之下，各个因素共同推动着运动自行车向着省力、低碳环保、舒适与时尚的方向不断发展。不仅满足了人们日常通勤的需要，还满足了竞技体育、休闲健身的需要，为大众健身、终身体育提供了平台。在未来，相信运动自行车会继续跟随着社会的发展，更好地服务大众。