跑者在提高速度時,能量的需求也跟著增加,它通常會反應在心率上。簡單來說,速度愈快,心率愈高。但在長期研究跑者數據的過程中,我發現,跑者在上升到「某段」速度「區間」時,心率的變動會很小,當速度變快時,他們的心率不變或上升不多,或甚至會徵幅下降。這段心率區間會很接近生理上的第一乳酸閾值點,簡稱 LT1,又稱為「有氧閾值」,但並不是每個人都有這一段,要是已經規律訓練一段時間,或是有氧耐力較好的人才會出現。

 

█ CP 值最高的中等速度


這是指在同一天、相同天氣與路段上的變化。因為環境不變,又是在同一天,所以它並非跑者在下一趟很快就進步的結果,它是一個現象:每位跑者在加速的過程中,能量需求與心率都會跟著增加,但增加到某個速度之後,會達到一個「CP 值」最高的狀態,它通常發生在跑者的中間速度,以 RQ 配速區間來說是發生在配速 2~3 區;當然,每個人的中等速度不同,有些人發生在六分速,有些人發生在五分速;每個人在 CP 值最高的中等速度範圍也不同,有些人是 6:30~6:00/km,有些人可以很廣,發生在 5:00~4:00/km。

「CP 值」是簡稱,它是指「性能或表現」和「花費」的比例,原文是「Cost–Performance Ratio」。

我們可以用「CP 值」的觀念來理解「表現」與「能量需求」之間的關係。假設我們需要一台筆電,它的價位很廣,從最低一萬元到最高價一百萬元,它的功能、效率、容量、耐用度、質感與美觀程度會隨著價錢而升高,但通常在中等價位的「CP 值」最高,價值一百萬元的筆電雖然是最頂極的,但用價錢換算下來,「CP 值」其實是低的。

對跑者來說:「表現」(Performance)即是速度;花費的是「能量」,因為能量的實際消耗無從得知,所以通常是用心率來代表。(這雖然不精確,但在跑者狀態好的時候,仍有一定的適用性;但跑者如果太疲勞,心率變異度太低,心率變動遲緩時,就不太適合用來當作能量需求的指標)

CP 值 = 性能 ÷ 價錢;在跑步中可以理解成 = 速度 ÷ 能量,也就是每單位能量可以換成多少速度。

 

█ 跑完四趟五公里課表後的數據


技術愈高超的跑者,這段「CP 值」最高的配速區間愈廣,我看過最廣的是配速 1 區到 4 區。下圖為二〇一七年的全馬訓練營中其中一位學員在訓練營進行到第十二週時,完成「四趟五公里」後的訓練數據。

  • 第一個 5K 完成時間 19:01,配速 3:48,平均心率 152

  • 第二個 5K 完成時間 18:44,配速 3:45,平均心率 154

  • 第三個 5K 完成時間 17:49,配速 3:34,平均心率 157

  • 第四個 5K 完成時間 17:40,配速 3:32,平均心率 156

該跑者的最大心率是 193,四個月的訓練營後他的全馬 PB 從 2 小時 53 進步到 2 小時 35 分。

從上面的數據可以看到他的配速一趟比一趟快,但心率幾乎沒有太大變化。若把目光放在第一趟和最後一趟,會發現他在跑完15公里後的最後一趟五公里的時間比第一趟減少了 1 分 20 秒(每公里配速提升 16 秒),在體力下滑與大量流汗後,心率只上升 4。

四趟五公里看似很難,但每一趟中間都會充分休息,並要求進行技術動作的訓練。我要求他們絕不要更用力去跑,維持相同的體感去跑,並把熱身和每趟間的技巧融入他們的跑步動作中,目的就是為了達到這位跑者所做到的事。

 

█ 配速降低,但是心率卻沒有變低!某些情況是好事!


在今年的教練班中有培訓教練提到:「厲害的跑者可以利用改變落下角度,在不增加步頻的方式,從配速 1 區到配速 3 區能維持同樣的步頻,還能夠維持同樣的心率,聽起來很合理;但反過來想,若是配速降低,但是心率卻沒有變低,要怎麼解釋這個現象比較好?

跑者從原地跑開始,緩慢速度增加,能量需求一定是增加的,心率也會跟著增加,但跑步技術優秀的人,在逐漸加速的過程中,心率會有一段不變的中繼站,也就是在某段速度增加的過程中,能量升高不多,心率變動不大,(因為身體不會需要更用力或更緊繃)。所以他們可以在配速變快時維持同樣的心率。

舉例說明:一位技術較差的跑者,配速七分速心率是 125,配速六分速是心率 130。一開始心率增加很慢,後來會增加變快,它是呈指數方式增加的,所以對他來說增加速度到五分速時心率會快速提升到 150、四分半時心率到 170 以上。

若他技術進步了,四分半的心率可以降到 150,這是一件好事。當他從四分半配速降到五分速時,心率不變是很正常的。因為對這位跑者來說,要跑到五分速,會有一個基本的能量需求,這個需求是無法再調降的。除非跑得更慢,而常是配速一區以下的速度,心率就會再明顯下降。

 

█ 相關的運動科學研究


下面引用一篇文獻讓大家了解一下,這篇文獻在探討〈是否有一個最經濟的跑步速度?〉。這篇文獻的研究方法是找了 92 名健康跑者,其中訓練有素的嚴肅跑者,男性有 14 位,女性 10 位;業餘與入門跑者,男性有 35 位,女性有 33 位。他們分別在跑步機上進行測試,測試時速度逐漸增加,以尋找他們分別的「乳酸閾值速度 」和「最大氧氣攝速度」 。研究人員測量了跑步者在不同速度下的能量成本。

研究人員發現菁英跑者的「能量消耗」對「速度」做圖時的曲線呈 U 形(見下圖),縱軸的能量單位是跑者每公里每公斤體重消耗大卡,橫軸是時速。

技術水準愈高的跑者, U 形底部會愈寬。

嚴肅跑者會在時速 13 km/h 時(4:37/km)能量達到最低點,代表配速 4:37/km 是此次測驗的嚴肅跑者中平均最經濟的速度,換句話說是 CP 值最高的跑步速度。菁英或嚴肅跑者才會呈現這個現象,而且沒有男女差異;然而,休閒或入門跑者的「速度」與「能量」關係在所有速度下均呈線性增加,也就是不存在最有效率的速度。在這篇文獻中,用統計方式找到的公式是乳酸閾值配速的 70%,也就是 RQ 3 區配速的 70%。但這只是此實驗群體中高水準跑者所統計出來的結果,不適合所有人。比較適合所有人的方式是用有氧閾值心率來計算,下面會說明。

文獻與圖片出處:Black, M. I., Handsaker, J. C., Allen, S. J., Forrester, S. E., & Folland, J. P. (2017). Is there an optimal speed for economical running?. International Journal of Sports Physiology and Performance, 12(1), 75-87.

 

█ 心率不變的配速區間愈廣,通常也代表跑步技術愈高明


回到本文案例中當年全馬跑 2 小時 35 分的跑者,他在五公里四趟的課表中,四趟的平均配速在 3:32~3:48,平均心率落在 152~157,對這位跑者來說,當他配速降到 3:50/km,或是四分速,心率也不會降到 150 以下。就我的觀察,這位學員在以四分半的配速輕鬆跑時,心率也是還在 150 附近。這就是前面提到「CP 值」最高的速度區間很廣。

這段區間愈廣的跑者,通常也代表跑步技術愈高明,因為他們可以在相同的步頻下用落下角度來加速,所以不需要在加速時用更多的力量來跑。

我很喜歡觀察訓練營跑者的數據,過去許多學員在訓練營後期都有類似的表現,此次以他為例,是因為他的區間最廣,表現出來最明顯的,因為他在知覺開發的過程中最為順利,這包括他每天的睡眠充足、精神專注並努力達到課表要求。該學員在某次訓練後給我的回饋中寫道:

突然領悟到,只有每天『輕鬆』的跑完課表,才能『繼續輕鬆』的完成明天的課表,如此成績才能提高。

這樣的心態也很重要,若不了解這個道理,每次加速只是想著更用力,那就會自然想要「用力加速」,而無法體會到「不用力加速」的美好狀態。但這種狀態,比較容易在涼爽的天氣、平坦的優質路線上達到,像現在臺灣天氣這麼熱,跑完一趟五公里就會因為體熱和流失大量汗水而造成心率飆高,不太可能進入這種狀態。

█ 最高 CP 值的跑步速度,通常是發生在「儲備心率的 70%」


上述提供一個觀察自己速度與心率變化的視角,希望能幫助跑者找到自己最高 CP 值的跑步速度。它通常是發生在 RQ 心率 1 區末段, 也就是儲備心率的 70~74%。

以上述的學員為例,他的最大心率 193,站姿安靜心率為 50,心率 1 區是儲備心率的 59~74%,換算下來是 134~156;因此他的有氧閾值心率區間,儲備心率的 70~74% 等於 150~156 bpm,很接近他此次五公里四趟的平均心率。這位跑者在五公里這個距離中,心率 150 的最慢速度是 4:30,心率 156 的最快速度是 3:32,廣度有接近一分鐘。

 

█ 如何檢測自己的 CP 值最高的跑步速度區間有多廣?

大家也可以利用 RQ 找到自己的有氧閾値心率區間,並透過它來探察自己 CP 值最高的跑步速度區間有多廣。假設,你利用下面的儲備心率的公式找到自己的有氧閾値心率區間是 145~151。

有氧閾值心率區間 = (跑步最大心率 - 站姿安靜心率)  × 70~74% + 站姿安靜心率

計算出來後,你可以先在跑錶上把心率警示區間的上下限設定為 145~151,這樣就不用一直舉手看錶 ,心率進入區間或超出上限都會提醒。剛開始時先慢慢加速到心率 145,之後試著在跑錶不會警示的情況下逐漸加速,看自己在這個心率區間的限制下最快分別可以跑出多少配速,若心率超過 151 ,可以放慢讓心率降下來到 145 以下再加速一次,反覆三次。隨後休息 5 分鐘。接著再試兩到四次。

檢測課表:

  1. 慢跑到心率達 145 → 事後記下配速 S1
  2. 緩慢加速到心率達 151 → 事後記下配速 F1
  3. 放慢直到心率降到 145 → 事後記下配速 S2
  4. 再次緩慢加速到心率達 151 → 事後記下配速 F2
  5. 放慢直到心率降到 145 → 事後記下配速 S3
  6. 再次緩慢加速到心率達 151 → 事後記下配速 F3
  7. 休息 5 分鐘後,再重複上述流程 2~4 次

測試完後,可以回家看自己在這幾次變速跑中,心率在 145 時的最慢速度是多少(S1、S2、S3 中最慢的速度),心率到 151 時的最快速度是多少(F1、F2、F3 中最快的速度)。藉此就可以知道自己最高 CP 值的跑步速度區間了。如果訓練方個正向,這個區間的上下限都變快,但有些人是下限不變,上限變快。

上述測試,建議在操場或安全的直線道路上,以及涼爽的天氣下檢測,比較容易找出自己真正的區間。此外,要找到正確的有氧閾值心率區間,就必須找到自己的跑步最大心率和站姿安靜心率。關於後者,可以參考我之前拍攝的影片〈跑者為什麼要測量站姿安靜心率?該如何檢測?〉,最大心率需要用跑步中量到的,因為跑步、騎車和游泳運動中的最大心率都會不同,至於該怎麼測,可以參考這篇文章〈跑步最大心率實測流程〉,今年(2024)八月中於台北有開設一場最大心率檢測課程,有興趣者,也可直接參考 RQ 課程活動中的資訊。


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