曲柄长度之谜：忘记杠杆作用和最大输出，它只和舒适性有关
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我相信，几乎每一个开始深入研究自己自行车的玩家，都有在曲柄长度上纠结过的经历。对于某些人来说，曲柄长度代表的就是骑行风格和功能问题，而对另一些人来说，曲柄长度可会有一些额外其他收益。
毫无疑问，在自行车运动中，提高速度，提高效率是最为引人注意的标签。“边际收益”在这几年也开始成为热门的话题。而曲柄组也因此受到了同样高的关注度。在曲柄组几十年的进化中，无论是从材质（铝材，钢材，碳纤维）还是从结构来看，都有着非常多的改进，更小的盘片，粗的轴心，更少的固定螺丝……但是有一点是没有变化的，那就是曲柄的长度。
早期的安全自行车
从20世纪初“安全自行车”诞生以来，曲柄的长度就一直徘徊在170mm上下，并且保持这范围也有着充足的理由：足够的长度可以有效的作为一个杠杆进行踩踏，足够的短小可以让我们的腿保持一个合理的运动范围。所以170mm左右看起来刚刚好。
第二次世界大战之前，英国自行车行业一直处于主导地位，就像今天的规格一样，谁主导，谁就有了制定标准的实力。所以他们准备对曲柄的长度标准化到6.5英寸，也就是165mm，但是对于公路车手来说，被标准化的曲柄长度显然是不可以接受的。1958年，campagnolo推出了新的牙盘，并提供了多种曲柄长度给车手选择，从165mm-180mm，每2.5mm为一个增量，这一标准也一直沿用至今。
但是比较有趣的是，在这些长度的曲柄发布之前，人们并没有专门对曲柄度对车手有什么影响做过相关研究，唯一一项有据可查的研究也仅仅是出现在1953年。而关于曲柄长度的研究则一直到80年到后期才开始慢慢增多。
曲柄作为杠杆，是否会影响人体的功率输出？
关于曲柄长度的争论，最初是从最简单的物理学角度开始的，这也是我们最容易看到的的角度。曲柄被看作杠杆，因此曲柄的长度更长，就可以为车手提供更多的额外杠杆作用力。虽然从简单的物理学角度分析，这一点都没有错，但是如果考虑到人的话就不一样了。
从生物力学的角度来看，曲柄组的每一侧的转动，都会涉及到人体的三个关节，这些关节需要伸展和弯曲来完成一次踩踏，所以关于曲柄组上的杠杆计算就远不止曲柄长度这一项。
不过，如果条件被限制在一定范围内的话，确实更长的曲柄更利于提速。在一项研究中，使用固齿自行车，在100-200m距离上进行加速测试，确实更长的曲柄提速更快，即使是只有2mm的差距，也会有所帮助。
不过这种测试和现实中的公路车比赛相差甚远，因为车手大部分时间还是坐姿骑行，而不是站立摇车，并且还有不同的齿比可以进行变速。在这种情况下，曲柄的长度对最大功率的输出，其实并没有影响，实际上，1983年就已经有研究表明，就是曲柄的长度范围已经相当大，观察到的结果也几乎相同。（研究内容：使用从125mm-225mm的曲柄，测试了13名受试者的30S平均功率和峰值功率。虽然研究员假设了最佳曲柄长度为165mm，但是在更短的150mm和更长的200mm时，动力都没有显著的变化。除此之外，在125mm和225mm的情况下，甚至功率输出还略有下降，约2-5%。）
2001年，Martin和Spirduso基本上算是复制了这项研究内容，共有16名训练有素的车手参加了测试，分别使用了120mm，145mm，170mm，195mm和220mm进行测试。同样，在最短和最长的曲柄上，功率略有下降（约4%），而在145mm，170mm和195mm的曲柄长度之间没有差异。
想知道你的曲柄长度是多少的话，可以查看你曲柄的这个位置
那么曲柄长度的变化会在骑行中节省能量吗？
如果曲柄长度对公路车骑手的动力输出没有影响，那么，可以通过改变曲柄长度来节省体力吗？
对这个问题的研究最早可以追溯到1953年，当时Astrand对跑步机上的骑手进行了耗氧量测试。把曲柄长度从160mm改为180mm和200mm后对耗氧量没有影响，但是如果更换不同的轮胎则会影响耗氧量。
类似的研究在1997年被重新设置，Morris和Londeree召集了六名训练有素的车手，并进行了更长时间的最大耗氧量测试。结果显示曲柄长度的微小变化（5-10mm）增加了11%的耗氧量。不过，在研究中，受试者需要在不同长度的曲柄上，保持相同的踏频（90rpm），这可能会影响对曲柄长度研究的测试结果。
事实上，在2002年McDaniel等人的研究中确实也清楚的表明，车手的耗氧量在很大程度上取决于车手的输出功率和踏频节奏。在这项研究中，车手在三个长度（145/170/195mm）的曲柄时，对耗氧量没有显著的影响。
2017年，Ferrer-Roca等人又在研究更小变化（±5mm）范围下的曲柄长度时肯定了这一研究结果，同时又加入了对生物力学方面的考虑。他们注意到更长的曲柄增加了臀部以及膝盖的弯曲度，增加了它们的活动范围。而对于较短曲柄的情况下，则会有所改善，因此他们建议那些还在曲柄长度上犹豫不决的车手，应该选择较短的曲柄以降低受伤的风险。
曲柄的长度真的需要优化吗？
基于上边的学术界的各项研究，似乎并没有一个强有力的理由让我们来进一步优化曲柄的长度。
但是踩踏不是一个简单的能量输出。在踩踏过程中，力量是不断波动的，而且需要保持长时间的重复运动。对于自行车来说，它是一个高度对称的机器，而对于人来说则并非如此，不均匀地负载给人体带来伤害的例子是最长见的。尤其是膝盖，虽然原因多种多样，但是最常见的方法就是改变车手在自行车上的位置。
而这也恰恰是改变曲柄长度的原因。虽然车座的位置可以调整，用来妥协腿部的整体伸展范围，但是曲柄的长度又限制了这一活动范围。因此，曲柄的长度在自行车上，要作为一个重要参数加以重视，不管是在整车上还是DIY的过程中都应该关注。虽然这种优化不会提高车手可测的功率方面的提升，但是它的改变可以增加舒适度并防止运动损伤。
那么有没有确定曲柄长度的公式呢？
就目前市场上的产品来说，范围非常的宽泛，从160mm到180mm，通常以2.5mm的变化为一个型号。此外，有一些品牌还可以给您提供这些范围之外的曲柄长度，只要你有需要，就一定会有你需要的长度，但是首先，你得知道你需要用多长的曲柄。
目前，主流的观点认为曲柄的长度是要随着身高和腿长的增加而增加的，但是关于这两者之间的确切关系却是模糊的。
1976年的一项研究用不同比例的裆部高度进行了实验，结论是裆部高度的20%是最合适的长度。几十年后的2001年，Martin和Spirduso也给出了相同的建议。（腿长的20%）。
除此以外，多年来还有各种各样的计算公式提出。每个公式都试图描述可测量的参数，（比如腿长）和基于有限的受试者机能变化之间的联系。虽然这些公式提供了一个可以参照的标准，但是严格来说，问题并没有真正解决。
这是因为曲柄的长度只是牙盘和杠杆系统的一部分，它必须在人体这个更大的杠杆机器的范围内运行。大多数的公式都没有把人体生物力学考虑在内，而是把研究的问题和其他的因素分开来考虑，因此，这些公式的结果只能视为理论上的最佳长度。
虽然这些公式每一个都可以作为一个参照，但是从经验丰富的自行车技师那里得到的一些建议也是非常有价值的。
曲柄的长度取决于车手的方方面面
Stewart Morton是一位有着10年工作经验的手工自行车制造者，他认为曲柄的长度是弹性的，变化的，因人而异的。“在大多数的情况下，通过了解车手的骑行目的，骑行风格，并评估他们的身体状况（柔韧性，灵活性，关节活动范围，是否有伤病），我大概就可以确定多长的曲柄适合他来使用。”
而在某些情况下，车手不需要改变曲柄的长度，只需要改变车座高度就可以有效的避免运动损伤。无论你是使用了更长或者更短的曲柄，你都可以这样做。
另一个需要遵循的原则就是曲柄的长度要让车手在车上安全的采取更激进的骑行姿势，而不会因为曲柄感到不适或者受伤。比如在铁人三项的比赛中，车手会更倾向于较短的曲柄，某些情况下甚至会短到155mm，以获得一个合适的腿部和躯干的角度。即使在使用气动把位的骑行姿态下，依然可以获得一个舒适踩踏位置。
在车手的可适应范围内，对于力量型的车手来说，更长一些的曲柄会更适合，而对于心肺能力更好的耐力车手来说，更短的曲柄则更利于保持踏频。
不过，最终确定曲柄长度并不是一件简单的事情。车把和车座的位置可以影响腿部的活动范围，而锁片的位置也会影响。Stewart mortonde发现，即使是对这些位置进行细微的调整，也会有深远的影响。
由于Mouton并不是在现有的自行车上进行调整，而是可以自由的定制车架的几何角度以适应自行车的每一部分，也包括曲柄的长度。所以，他说五通的高度应该适合曲柄的长度，特别是在使用较长曲柄的情况下。把长曲柄（180mm）放在下沉量更多的自行车上有可能会导致在转弯时撞击到地面。
有趣的是，Mouton认为，曲柄的长度还对车手在自行车上的重量平衡方式有影响。比如一名普通男性，因为上半身的重量更多，因此有点头重脚轻的感觉，所以更长的曲柄可以更有利于他在车上保持平衡。而对于女性车手来说，情况恰恰相反，所以往往较短的曲柄组会更好。
总结和最后的想法
踩踏的生物力学是复杂和多方面的，因此集中于单个的，比如曲柄长度，必然会受到过度简化而导致的差异化研究结果。尽管如此，人们已经设法在过去几十年中逐步的研究这一问题，以期待可以更好的理解曲柄长度对车手表现的影响。
总的来说，现有的研究表明曲柄的长度不会影响公路自行车运动员的速度，功率和效率。更重要的是如何使用曲柄，但是这就关系到了车手的训练，经验和内在的能力，这就成了另一个领域。
对于那些希望从曲柄上额外的杠杆作用力和可能提高的效率上获得帮助的车手来说，这些内容可能让你失望了。相比之下，那些曾经因为错误踩踏位置而受伤的车手应该感到欣慰，但是也不要盲目的各种尝试，寻找一些经验丰富的自行车技师可以让你花费更少的时间并获得最优的解决方法，因为他们可以站在更加客观的位置来看待和判断一名车手在自行车上的位置。