吳玉琴,程朋朋

(閩江學(xué)院 服裝與藝術(shù)工程學(xué)院,福建 福州350108)

近年來,國內(nèi)的騎行運(yùn)動掀起了新熱潮,最新的騎行大數(shù)據(jù)顯示,行者用戶騎行里程已經(jīng)達(dá)到一個巨大的數(shù)量級?，F(xiàn)代運(yùn)動醫(yī)學(xué)研究結(jié)果表明：騎行是異側(cè)支配運(yùn)動,可以預(yù)防大腦老化,提高心肺功能,因此越來越多的人喜歡這種既健康又環(huán)保的運(yùn)動方式,甚至把騎行運(yùn)動作為一項挑戰(zhàn)。隨著騎行人數(shù)的增長,人們對騎行裝備的需求也隨之增加,尤其是相關(guān)的騎行服裝行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛,有著廣闊的發(fā)展前景。

騎行是一項需要在雙腿幫助下不斷地進(jìn)行交替蹬踏的運(yùn)動,且有長時間的體力消耗,對關(guān)節(jié)、韌帶、肌肉等有損壞[1]。因此,擁有專業(yè)的騎行褲能夠提高騎行效能,減少在騎行過程中因磨損、肌肉組織壓力大而帶來的不適感。但目前對設(shè)計出更貼合下肢皮膚拉伸規(guī)律,建立起與服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的聯(lián)系是國內(nèi)市場相關(guān)騎行服有所欠缺的領(lǐng)域。在騎行褲設(shè)計中,根據(jù)騎行特性優(yōu)化結(jié)構(gòu),從而改善騎行褲的版型和舒適性。

通過研究騎行特征,進(jìn)行合理的服裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化,測試其壓力舒適性。服裝壓力舒適度是指由織物與皮膚之間的相互作用引起的皮膚壓力感的舒適范圍[2]。合理的服裝壓力能減緩身體運(yùn)動過程中的酸痛感并且減少空氣阻力等,服裝壓力舒適性作為影響服裝舒適性三大因素之一,對研究騎行褲的舒適性、設(shè)計出更合理科學(xué)的騎行褲提供科學(xué)依據(jù)。

1 騎行姿勢對騎行褲的要求

騎行過程中有不同的姿勢特征,設(shè)計出人體在騎行狀態(tài)下下肢體表的拉伸變化與結(jié)構(gòu)分割相符的騎行褲是增強(qiáng)其舒適性的必要條件。區(qū)別于一般服裝,騎行褲具有很強(qiáng)的功能性和防護(hù)性,要依據(jù)騎行者不同的騎行狀態(tài)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,款式、版型、面料的選擇都要進(jìn)行精心的設(shè)計和研究,減少對身體的傷害,提高服裝的舒適性,以達(dá)到事半功倍的效果[3]。

1.1 騎行特征分析

騎行是一項考驗?zāi)土?、速度的運(yùn)動,同時兼?zhèn)浼记?騎行者需要變換騎行姿勢來適應(yīng)各種路況,達(dá)到騎行最好的狀態(tài)。騎行過程中,前進(jìn)的動力主要是反復(fù)的蹬踏,因此上肢的變化較小,蹬踏動作主要是使用股四頭肌、股二頭肌和臀大肌等下肢肌群來拉動驅(qū)動力[4]；而下肢需要進(jìn)行長時間、反復(fù)地做周期運(yùn)動,腿部彎曲蹬車,還需要提高腳踝,迫使股關(guān)節(jié)的可動空間更大,引爆肌肉群,一系列動作對人體施加壓力,引起大腿內(nèi)側(cè)、臀部、膝蓋、腳踝等的酸痛。而結(jié)構(gòu)不優(yōu)良的騎行褲會束縛人的身體,產(chǎn)生額外的壓力負(fù)荷,騎行者不能體驗騎行的樂趣[5]。

1.2 騎行行為特征對面料要求

騎行過程中,下肢肌肉群持續(xù)性保持緊繃狀態(tài),臀部與坐墊間的摩擦,膝窩不斷地彎曲伸張以及骨骼通過關(guān)節(jié)連接提供前進(jìn)的驅(qū)動力,這些發(fā)力部位受到壓力作用伴隨著酸痛感或大量的出汗,引起不適。因此在選用面料時,騎行褲的版型要適應(yīng)下肢體表形變的變化規(guī)律來進(jìn)行改良,給予彎曲動作一定的松量,但在關(guān)鍵部位要貼合身體,減少風(fēng)阻,設(shè)計時,注重結(jié)構(gòu)優(yōu)化,結(jié)構(gòu)分割能夠更好適應(yīng)騎行時體表的變化規(guī)律。因此,在騎行褲的設(shè)計中,所選擇的織物應(yīng)該符合皮膚接觸的舒適性,穿脫的靈活性以及人體特征與衣服之間的關(guān)系[6],尋求符合肢體運(yùn)動的規(guī)律,選用易吸濕、透氣、防風(fēng)防水防曬、保暖、有彈力等具有防護(hù)性的面料,提供更合理科學(xué)的騎行褲結(jié)構(gòu)[7]。

1.3 騎行動作對版型的要求

研究騎行者在騎行過程中因騎行姿勢而產(chǎn)生的皮膚形變,依據(jù)皮膚形變的規(guī)律來設(shè)計騎行褲的版型。根據(jù)人體工學(xué)知識：當(dāng)人體處于運(yùn)動狀態(tài)下,人體的骨骼和關(guān)節(jié)會牽動肌肉的伸縮,從而導(dǎo)致皮膚在縱橫不同程度上發(fā)生伸縮變化[8]。在騎行過程中,雙腿聯(lián)動骨杠桿的復(fù)合運(yùn)動使腿部彎曲,體表發(fā)生形變,下肢不停地進(jìn)行推與拉的動作,位于下肢的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、股關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)做屈伸運(yùn)動,所以在騎行褲的設(shè)計中要注重臀部尺寸的加大放松量[9]；騎行褲的襠部設(shè)計要減少前檔的長度,增加后檔的長度,采用立體裁剪,利用坐墊來緩解摩擦給人體帶來的傷害,適當(dāng)減震,擴(kuò)散壓強(qiáng)分布,減少騎車不適感和壓迫感；前片在膝蓋處加長,后片在膝蓋處減小,以增加膝關(guān)節(jié)的活動空間。

2 試驗部分

騎行過程中,需要了解下肢腿部運(yùn)動體表的變化規(guī)律才能為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。但這些動作造成的皮膚形變需要進(jìn)行測試才能得出結(jié)果,然而要計算周期運(yùn)動每一幀的形變難以實現(xiàn),因此只要測量關(guān)鍵幀的皮膚形變即可。

目前測量的方法有很多,一般是通過模擬的方式來測量,常用的有體表描線法、石膏法、網(wǎng)格法等[10]。本文通過模擬人體騎行動作,采用體表畫線的方法標(biāo)記腿部變化規(guī)律,得到騎行狀態(tài)下人體下肢相應(yīng)的皮膚拉伸變化,將結(jié)構(gòu)改良后的騎行褲與市場上騎行褲作對比,針對下肢體表變化較明顯的部位進(jìn)行壓力測試主客觀評價,分析騎行褲形變數(shù)據(jù),提出騎行褲的設(shè)計,為騎行服的設(shè)計和制作提供參考[11]。

2.1 測試對象

試驗選取1名女大學(xué)生作為測試人員,年齡20歲,身高160 cm,體重48 kg,在(20±2)℃的相對溫度和(65±3)%的相對濕度下,測量受試者下肢的體表變化,并且測試受試者的下肢特征,見表1。

表1 測試人員下肢體型特征參數(shù) 單位：cm

2.2 試驗過程

(1)在模擬試驗過程中,上身動作基本保持不變,腿部動作分別測量腳踩踏板在0°、90°、180°、270°位置時的體表變化,騎行運(yùn)動周期如圖1所示,試驗采用體表畫線的方法標(biāo)記腿部變化規(guī)律。

圖1 踏板角度周期示意圖

(2)被測試者不得穿戴任何佩飾,僅穿貼身的內(nèi)褲。在實驗室中,被測者以相同速度開始勻速的周期運(yùn)動,試驗提取每個周期運(yùn)動時4個關(guān)鍵角度,記錄其下肢主要部位(右腿為例)的體表變化。試驗進(jìn)行3次,結(jié)果取平均值,測試值見表2。

表2 騎行狀態(tài)下測試人員體型特征參數(shù) 單位：cm

2.3 褲子規(guī)格

試驗用褲子采用型號為160/86A,將一款LEOBAIKY品牌,面料成分為80%聚酯纖維+20%萊卡的騎行褲(表3)作為對比樣本,并且根據(jù)2.4章節(jié)的試驗結(jié)果自行制作一款同種面料經(jīng)過改良結(jié)構(gòu)的騎行褲(表4),與結(jié)構(gòu)優(yōu)化前的騎行褲作比較。

表3 LEOBAIKY騎行褲各部位數(shù)據(jù)

2.4 舒適性驗證

分別用T1、T2代表LEOBAIKY騎行褲和自制騎行褲,進(jìn)行壓力舒適性的主觀和客觀評價,以驗證改進(jìn)后騎行褲的壓力舒適性。

圖2 LEOBAIKY品牌騎行褲

表4 自制騎行褲各部位數(shù)據(jù)

(1)試驗使用AMI氣囊式接觸壓力測試系統(tǒng)進(jìn)行人體有關(guān)部位尺寸壓力測量。試驗前,被測者調(diào)整自行車座椅高度,使其腳尖恰好觸碰地面。

(2)壓力測試點(diǎn)：下肢的腰部、臀部、大腿中點(diǎn)、小腿中點(diǎn)、膝蓋和腳踝,是本研究的主要部位。

(3)測量時,將AMI氣囊式接觸壓力測試系統(tǒng)壓力傳感器用膠布固定在騎行褲與人體之間,分別測試一個周期運(yùn)動內(nèi)的各部位壓力值,測試時間為1 min,每個測試點(diǎn)測量3次,結(jié)果取平均值。

比較和分析了由兩種騎行褲獲得的最大和最小壓力值之間的差異,得到兩種騎行褲對測試部位產(chǎn)生的客觀壓力值見圖3、圖4、圖5和圖6。

圖3 T1、T2客觀壓力值最大值對比

圖4 T1、T2客觀壓力值最小值對比

圖5 T1的壓力測試值

圖6 T2的壓力測試值

為了研究騎行狀態(tài)下人體穿著騎行褲時各部位的服裝壓力主觀感受,試驗選取20名體型符合試驗用褲子規(guī)格的大學(xué)生,分別穿著兩種不同騎行褲進(jìn)行運(yùn)動20 min后(每條騎行褲間隔30 min),進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的騎行褲的下肢主要部位的壓力舒適性評價。結(jié)果見圖7。

圖7 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的騎行褲壓力舒適性主觀評價

2.5 結(jié)果分析

下肢部位尺寸差異較大,其中臀部、膝部拉伸差異較大,而大腿圍、小腿圍和踝圍的變化量相對較小。但是由于面料自身的彈性性能,變化量小的部分可以利用面料的性能彌補(bǔ),只需在臀部和膝部增加放松量。為了更貼合人體,在自制騎行褲版型設(shè)計時,在臀部增加了后育克,大腿內(nèi)側(cè)設(shè)定吻合肌肉騎行狀態(tài)下的分割,同時在膝蓋位置上進(jìn)行樣板分割,讓騎行褲更加貼合人體,增加其舒適性[12]。

通過壓力舒適性驗證分析,對比市場上的騎行褲,結(jié)構(gòu)改良后的騎行褲下肢主要部位的壓力舒適性均有改善：從圖3、圖4可以看出穿著兩種不同騎行褲的壓力值最大值與最小值的對比,腰部、臀部差值最大,說明改良后的騎行褲有效提升了壓力舒適性；從圖5、圖6看出其中腰部的壓力值最大,主要原因是腰部皮下脂肪含量較多,因此承受服裝壓力的能力較大,臀部和大腿中部的壓力值明顯下降,踝關(guān)節(jié)的壓力值變化不大。在主觀的壓力舒適性評價中,其中臀部、膝部認(rèn)為有改善的所占比例大,腳踝所占比例小。

3 結(jié)語

通過測試騎行狀態(tài)下下肢體表的變化規(guī)律,對騎行褲結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,特別是一些關(guān)鍵部位,科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)分割更貼合身體。優(yōu)化的騎行褲騎車時風(fēng)阻減少,大腿上下運(yùn)動時,減少大腿內(nèi)側(cè)與車座的磨擦,保護(hù)大腿皮膚免受傷害,對改善人體活動的靈活性、生理功能和壓力舒適性起著重要作用[13]。

但是騎行褲還存在一些問題：版型設(shè)計無法匹配人體肌肉運(yùn)動的分布[14]；織物的拉伸比不能滿足騎行運(yùn)動時人體表面伸展的變化規(guī)律,使得騎行褲在版型和舒適性方面存在缺陷。因此在騎行褲設(shè)計時,將騎行運(yùn)動特征和騎行狀態(tài)下下肢不同部位的壓力變化規(guī)律二者結(jié)合,并依據(jù)不同部位的壓力確定最合適的松量和結(jié)構(gòu)設(shè)計,選用最適合的面料,達(dá)到騎行褲的最優(yōu)化,有助于進(jìn)一步提高騎行褲的運(yùn)動性能[15]。