公路車頭盔的發展演變史

2020-12-12 騰訊網

騎車佩戴自行車頭盔已經成為車友的共識,追求更高速度的公路自行車運動其配套的公路頭盔鑑於對極致速度的追求對安全性的要求,總是有別於其它頭盔,本篇就從最新的公路車頭盔技術開始談一談公路自行車頭盔的發展演變。

Mips VS. Wavecel

去年3月,Trek和旗下品牌Bontrager共同推出了一款全新的頭盔安全技術—Wavecel,這款由多個單元組合而成的材料具有摺疊性,鑲嵌在帶有Wavecel標識的Bontrager頭盔內側,給使用者最大的安全防護。與傳統Eps泡沫頭盔不同的是,Wavecel可應對大多數自行車事故更容易出現的撞擊形式:非常規、扭曲、轉動活對頭部的多次旋轉衝擊,以多種方式吸收撞擊力。在撞擊發生時,各層Wavecel材料會獨立移動和扭曲,直到每個單位的外壁出現褶皺後才會滑動。材料會主動吸收直線衝擊和旋轉產生的能量,將其重新引導離開頭部。這種材料的結構通過彎曲、褶皺、滑動三種步驟變化來有效分散撞擊時產生的能量,以達到保護頭部的作用。

這款材料是整形外科醫生Steve Madey博士和生物力學工程師Michael Bottlang博士同Trek、Bontrager團隊耗時4年才研發出來的產品,在應用到Bontrager頭盔上後,目前已經陸續配發至Trek贊助的車隊,根據Bontrager官方提供的數據,嵌有Wavecel材料的頭盔可以防止常見的自行車事故造成撞擊的可能性高達近99%。

▲Bontrager的WaveCel頭盔安全技術,在撞擊發生時,各層WaveCel材料會獨立移動和扭曲,直到每個單位的外壁出現褶皺後才會滑動。

在市面常見的頭盔保護上除了Wavecel技術外,還有一種技術在近幾年被大家熟知,那就是Mips(Multi-direction Impact Protection System)多向衝擊防護系統,Mips是存在於頭盔泡沫和內襯之間的一層塑料薄膜,在頭部受到衝擊的時候可以減少碰撞產生的旋轉力以保護大腦。這項來自瑞典的技術最早出現於上世紀90年代中期,是由斯德哥爾摩卡羅林斯卡大學醫院的神經外科醫師漢斯‧馮‧霍斯特(Hans von Holst)同KTH皇家理工學院技術與健康學院的工程師彼得‧霍丁(Peter Halldin)共同研究的,他們的目標是更好地防止發生碰撞時所產生旋轉力而導致的頭部損傷,也就是說,當頭部以一定的角度受到衝擊而不是直接(線性)的衝擊時,這樣形成的旋轉力是導致頭部傷勢的主要原因,他們基於現實中的事故開展了研究,進而發明了Mips系統。

▲Mips(Multi-direction Impact Protection System)多向衝擊防護系統,是存在於頭盔泡沫和內襯之間的一層塑料薄膜,在頭部受到衝擊的時候可以減少碰撞產生的旋轉力以保護大腦。

根據他們的研究成果,他們發現在頭盔內壁和頭部之間兩個低摩擦層或表面之間的相對運動可以減少旋轉運動造成的損傷,通過多年的研究、測試、開發形成了現在的Mips,這種獨特的頭盔技術為大腦提供了更高水平的防護。因為Mips的出現,頭盔的質量檢測以及生產標準都發生了巨大的變革。有趣的是,Mips的誕生並非是出於商業目的,他們二位的初衷是進行學術研究。現在大多廠商使用的Mips技術,是基於兩位研究成果而形成的商業產品。

在Bontrager發布Wavecel材料後不久,Mips官方發布的消息則稱他們通過對Wavecel頭盔技術的一系列測試,實際測試結果要遠遠低於Bontrager官方發布的安全性能數據。Mips認為每一次摔車發生都是一項具有不可預測性的事件,速度、路面情況、車手頭型等其他因素都將對該事件造成影響,世界上幾乎不存在兩次同樣的摔車,因此通過對外宣傳預防腦震蕩產生機率是違背客觀科學依據的。在當前的研究水平下,科學家可以客觀測量出產生摔車時旋轉力所造成的衝擊力大小,但是並沒有準確的依據可以表明衝擊力大小和造成腦震蕩機率之間的關係。

▲在Bontrager發布Wavecel材料後不久,Mips官方發布的消息則稱他們通過對Wavecel頭盔技術的一系列測試,實際測試結果要遠遠低於Bontrager官方發布的安全性能數據,從而引發爭議。

毫無疑問,不論是Mips在多家頭盔上的廣泛應用還是Bontrager本次推出自家研發的Wavecel材料,都彰顯出頭盔廠商們日益提升的安全意識,也都漸漸認識到頭盔的多方面保護作用,而不僅僅是防止單純的直接撞擊這麼簡單。在添加了一定材料來提升防護性能後,廠商必然要在頭盔重量上做出犧牲。要輕量化還是要安全?騎行者的安全,當然是「頭」等大事。

自行車運動頭盔的發展

自1886年英國機械工程師斯塔利設計並製造了真正意義上的現代自行車以來,人們和自行車共同相處的時間僅僅只過去了133年,在很長的一段時間裡,騎行在道路上的騎手們是沒有頭盔保護的,所以當摔車發生時,頭部的傷勢甚至會危及生命。隨著自行車運動在全球各地的廣泛開展,越來越快的騎行速度也讓人們意識到:需要有一樣東西來保護頭部。

在上世紀70年代,當時的騎手們更多的使用的是皮革製成的頭盔,這種頭盔在騎行中能夠為車手提供一定的保護,但這種保護也僅僅是對於剮蹭而言的,對於摔車時造成的衝擊力卻沒有太大的防護作用。隨著自行車熱潮在美國的盛行,美國的騎友們開始廣泛使用頭盔,首先涉足現代自行車頭盔的是MSR(美國戶外品牌)和Bell(專業頭盔製造商),他們以摩託車頭盔和賽車頭盔為基底進行開發,頭盔的主要材料是聚苯乙烯泡沫,同時用上了硬質聚碳酸酯塑料作為外殼。Bell在1991年將自行車頭盔業務拆分了出來,在現在看來,這是個非常正常的決定,因為在「分家」後,他們的自行車頭盔業務遠遠超過了摩託車和賽車頭盔業務。

▲Cycling Cap(騎行小帽):最著名的代表人物當屬Eddy Merckx,經常在比賽的時候戴著短小帽簷設計的騎行小帽。

Bell在1975年推出了他們的首款自行車頭盔—Biker,這是世界上第一個使用了聚苯乙烯泡沫(EPS)材料的自行車頭盔,這也讓它成為了行業的標杆,在近十年的時間裡,大多數的自行車頭盔都有著和Biker類似的風格。作為當時自行車頭盔領軍者的BELL在1983年推出了他們專門為自行車競賽打造的新款頭盔—Bell V1 Pro。這款頭盔在上市後兩周內便售罄,同年,Bell成為了美國國家自行車車隊的頭盔供應商。值得一提的是,從1975年Bell發布首款自行車頭盔來,直到20世紀80年代中後期,騎手們使用的頭盔都類似於現在的旱冰頭盔,近似於圓形的外觀和極少的通風孔。

▲Bell在1975年推出了他們的首款自行車頭盔—Biker,這是世界上第一個使用了聚苯乙烯泡沫(EPS)材料的自行車頭盔。

在20世紀90年代初期,新式的頭盔外殼製造技術讓頭盔的外觀有了巨大的改變,更多的通風口,更具備流線型的頭盔被製造了出來。自行車運動員們也開始更多的使用採用新技術製造的頭盔,到臨近千禧年時,老派的圓形頭盔幾乎不會出現在自行車賽場上,現在,圓形頭盔更受BMX車手的喜愛。

隨著自行車頭盔廠商們在頭盔研發上的大量投入,不斷更新的技術也出現在了頭盔裡,頭盔內部的調整系統的革新讓車手們通過調整支架位置很容易的就將頭盔穩定在頭部,這也取代了過去通過更換不同厚度的內襯來使頭盔穩定的方法。隨著碳纖維材料在自行車領域的廣泛應用,碳纖維材料也出現了頭盔上,Giro和Bell是最先使用碳纖維材料的頭盔廠商,Giro推出了Atmos和Ionos,Bell推出了Alchera。在Grio現在的產品線中,也有使用全碳纖維外殼的TT頭盔—Aerohead。

▲極具空氣力學效果的Grio全碳纖維外殼的TT頭盔—Aerohead。

在公路車賽事中我們會有時看到一種帶有「尾巴」的頭盔,這是為了計時賽而特別打造的,尾部加長的設計可以提升空氣動力學效益,為了達到最好的空氣動力學效益,計時賽頭盔往往不會設計通風孔,這在長距離的比賽中會讓使用者感到明顯不適。

頭盔與主車群的故事

翻看年代久遠的賽事照片,你會發現在過去的比賽裡,主車群中的車手並不會佩戴頭盔,而是任由頭髮隨風飄揚,英姿颯爽。在環法的歷史中,最早佩戴「頭盔」的是1947年的環法冠軍—讓‧畢羅克,這位法國車手在幼年遭遇的頭部傷勢導致了顱骨損傷,為了保護顱骨,他在比賽中會佩戴一個皮質的小帽,這樣的小帽在現在也被稱作Danish Helmet。這種樣式的頭盔在70年代受到了車手們的青睞。

儘管Bell在1975年發布的世界上首款自行車頭盔,但是由於缺少通風孔,佩戴頭盔時的悶熱成為了早期頭盔的「硬傷」,車手們對這個新奇的頭盔毫無興趣。所以在80年代至90年代,主車群的車手們更喜歡在比賽中佩戴小布帽或是髮帶,這樣可以防止汗水流進眼睛影響視線,在那個大多數車手不佩戴頭盔的年代,觀眾們可以很容易從主車群中分辨出自己喜愛的車手,車手們也可以精心設計自己的造型,給路邊以及電視機前的觀眾們留下深刻的印象,90年代最為知名的義大利海盜—潘塔尼就是這樣一位車手,他的光頭,耳環還有鬍鬚可以讓觀眾們很容易的總主車群中將他認出,他佩戴的運動頭巾也是他的特色之一。

▲頂著「光頭」的海盜Pantani苦戰巔峰時期的Armstrong。

國際自盟在早年制定的自行車運動規則中並沒有強制要求車手們佩戴頭盔,佩戴與否由車手們自己決定,大多數車手不使用頭盔的原因是他們認為佩戴頭盔會讓他們在爬坡中處在下風。1991年,為了保護車手們的安全,國際自盟在當年的巴黎-尼斯賽上強制要求車手們佩戴頭盔,但是遭到了車手們的集體抵制,甚至到了「罷賽」的程度。在1995年環法賽上,阿姆斯特朗的隊友法比奧‧卡薩特利在下坡中摔車,頭部撞上了路邊的水泥墩,沒有頭盔保護的他腦部受到重創而陷入昏迷,組委會動用了直升機試圖挽救這名年輕車手的生命,但是由於傷勢過重,他沒能醒來。儘管90年代職業車隊裡自願使用頭盔的車手比例在不斷提高,但是在比賽中,車手們全部使用頭盔的情形卻非常罕見。

事實上,主車群的車手們開始被強制要求佩戴頭盔是在2003年開始的,在當年的巴黎-尼斯上,科菲迪斯車隊的車手安德烈‧基維列夫在比賽中遭遇了摔車,沒有佩戴頭盔的他當場昏厥,送到醫院後他因為傷勢過重而逝世。這件事對自行車運動造成了極其惡劣的影響,這也促使UCI下定決心,推出了強制佩戴頭盔的規定,從此,頭盔便成為了主車群的標配。

▲在相較上世紀主車群清一色的騎行小帽,今天戴騎行頭盔是一種自然而然的事情。

在頭盔成為主車群標配後的這些年裡,我們可以看到廠商們在設計頭盔時不斷產生的新思路,在最具曝光度的職業賽場,新式的產品往往在這裡出現。自2012年Grio發布的首款氣動頭盔Air attack以來,空氣動力學頭盔便成為了主車群在平路賽段的基本配置,「如何和空氣阻力對抗」是自行車運動永恆的主題,也是從那一年開始,各家廠商也參與到氣動頭盔的研發之中,也便有了Specialized Evade、Kask Utopia等具有代表性的頭盔出現。

▲在如何去對抗風阻,更加的輕量、氣動,也是頭盔品牌商在設計騎行頭盔時候的一個重點。

如今,具有良好氣動性能和透氣性能的頭盔在不斷被開發出來,裝配到贊助車隊供車手們使用測試,10年前的車手怎會想到現在會在車隊大巴上發現普通、氣動大組頭盔呢?近3年最火熱的莫過於頭盔防護系統,市面上的大多數頭盔都選擇和Mips進行了合作,除了使用基礎的塑料薄片外,一些廠商也積極與Mips展開合作,探索和研發新的防護系統。Specialized在去年發布了帶有Mips SL系統的新款頭盔,將Mips防護系統與頭盔襯墊結合,降低頭盔重量的同時提升了防護性能。Giro發布的Aether搭載的是Mips SP系統,通過該系統可以讓頭盔內殼實現三維方向的移動來減少旋轉力的衝擊,亮點十足。當然,Bontrager新發布的Wavecel 材料也讓足以讓人眼前一亮,同樣,POC、Endura也在頭盔防護系統上做出過積極嘗試,在廠商和消費者日益重視頭部安全時,頭盔的安全系統也因此得到了最好的發展時機。就像Bontrager廣告語說的那樣「你一生可能會擁有很多輛自行車,但是你只有一個大腦」。

▲在頭盔除了保障車手的騎行安全之外,也是一個彰顯自己個性的人身配件,圖為阿魯的定製版頭盔。

總而言之,頭盔趕上了最好的發展時代,不同密度EPS泡沫的應用、凱夫拉頭盔骨架的嘗試、空氣動力學的優化、防護系統的革新甚至於現在閃電推出的ANGi系統,一頂頭盔包含的科技絕非是簡單的泡沫+外殼+編制束帶這麼簡單,不斷加入的科技都彰顯了頭盔廠商們在對頭盔安全和性能的日漸重視。日益激烈的競爭也在推動著頭盔的發展變革,這對於自行車運動來說是件好事,對騎手們來說也是件好事。頭盔是一件防護用品,但也不應該僅僅局限於一件防護用品,相關的科技依然有著廣闊的發展前進,未來我們仍有機會看到「劃時代」的頭盔出現,讓我們拭目以待。

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