(考察&妄想中)心拍数と運動強度とパワー(FTP)の関係

前回のエントリーから少し空いてしまいましたが、自分なりに整理しながら書いてみようと思います。
ただ、自分自身も未消化、未体験の部分が多く、「仮説」の域を出ないことを先にお断りしておきます。
おそらく、「勘違い」や「誤り」もあると思います。
無駄に長いので、興味の無い方は、スルーしてください(笑)

まずは、もっともポピュラーなトレーニング指標である「心拍数」について。

Wikiも参考にしつつ、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BF%83%E6%8B%8D%E6%95%B0

諸説あって良くわからないので、あちこち情報をあさりました。

まず、大前提として個人差がある(最高、最低、稼働域)ということ。
年齢、運動歴、身体的特徴、体調・・・等々、さまざまな条件によって異なる。

一般的に言われていることとして、
(1)年齢が高くなるほど下がる傾向がある(年齢が低いほどほど高くなる)
・統計的には間違っていないが、もちろん個人差はある
・「最大心拍数=220-年齢」と言われる。
 
僕の場合は、220-51=169bpmが適切ということになり、実数と20以上差がある。
 
 色々と調べてみると、この公式は古いとされ、
 「日常的に運動している人の場合、最大心拍数=210-(年齢÷2)」が適切の模様。

僕の場合は、210-(51÷2)=184.5bpm、ということになる。
これなら、まあ、誤差の範囲でしょう。

他には、
(2)心拍数はマラソンなどで鍛えているほど低くなる
・いわゆるスポーツ心臓?マラソン選手の安静時の心拍数は30〜40bpmとかで、レース時も低め
・ただし、能力の高いランナーで心拍数が高めの人もいて、個人差はある
(3)体調の悪いときは心拍数が上がりやすい
・風邪を引いたときとか、体調不良時は安静時から高くなる
・逆に、心拍数を上げようとしても上がらないというケースもある→乳酸溜まりや筋力低下、その他変調によるパワーダウン

要は、一般的な傾向として年齢や運動歴との相関は高いが、個人差はあるし、体調によっても左右されるということですね。

トレーニングや競技を考える上で重要なのは、
・最大心拍数に近い状態で長時間負荷を掛けると呼吸も苦しくなり、パワーダウンも避けられない(トップアスリートだろうが、トレーニング初心者でも同じ)。
・個々人で心拍数のレンジ(稼働域)というのがあり、それを踏まえた上で心拍数をトレーニング時の負荷やレース時のペースマネジメントに使うことは有効。
ではないかと。

車のエンジンに例えると分かりやすいかもしれない。
・ウォーミングアップをしないとスムーズに回らない、ガソリンが切れると回らない
・使っていないと不機嫌になることがある反面、使いすぎると寿命も速く訪れる
・小型で高回転型のエンジンは回転数を上げることでパワーを発揮し、排気量が大きくトルク型のエンジンは低回転でパワーが出る
•エンジンごとにパワーやトルクの特性(カーブ)が異なり、最大パワー、最大トルクの発生域(レンジ)が異なる。
・ボアアップ(改造して排気量増)したエンジンは最大パワーやトルクは出るが、安定性や耐久性は落ちる

もちろん、車とは構造が違うので人間の場合は「エンジン=心肺機能+筋力」と考えるべきだとは思うけど、ここは便宜的な例え話として・・・

まずは、現時点で、自分がどういうタイプのエンジンを持っているのかを知ることが大事なのかもしれない。
もちろん、今後のトレーニングによって性能アップも期待出来るし、特性も変化するかもしれない。
でも、大事なのはあくまでも現在の自分の状態やエンジンの特性を把握して、「エンジンを上手く使ってやる」ことだと思う。

今の自分は、最大190(バイク)〜196(ラン)、安静時48ぐらい。
レース時はバイクで160〜165前後、ランで165〜170前後なので、年齢のわりにはやや高回転型だと思います。
これじゃエネルギー効率が悪いんじゃないかと思いつつ、平均が最大心拍数の85%前後で維持出来ているので特に問題ないのではないかと思ってみる・・・
もっと真面目にトレーニングをすれば平均も下がるのかもしれませんが、これは後述するパワーとの相関関係もありそう。
今の自分を受け入れてベストを尽くすのが大切だと思います。

ちなみに、以前はレースのときに心拍数を見ていましたが、最近は距離と時間(Time/LapTime)と平均速度ぐらいしかみません(バイクもランも)。
心拍数はこれ以上上げたらヤバイ!というのはなんとなく分かるので、あえて見ないようにしてます。
ヒルクライムのときは目安として見ることもあります(なるべく一定心拍数をキープするため)が、メインは距離と平均速度。
結果的には、上記の通り、レース中の平均心拍数が最大心拍数の85%前後とちょうど良いゾーンに収まっていれば問題ないかと。

もちろん、いわゆる「マフェトン理論」の「180公式」などをベースに心拍数をトレーニングに活用するのはありだと思います。
有酸素運動(LSD)でじっくりと体全体の酸素吸入量や持久力を高めていくのは効果があることは証明されていますので。

次に、心拍数と組み合わせて使われることの多い「運動強度」について。
上記のWikiによると、
■最大心拍数による表現(MHR)
単純に、心拍数が最大心拍数の何%MHRであるかで表現する。
運動強度(%MHR)=心拍数÷最大心拍数×100

(例)最大心拍数が190の人が運動をしていて心拍数が152であった場合、
運動強度(%MHR)=152÷190×100=80%MHR

■予備心拍数による表現(HRR)
安静時心拍数と最大心拍数の差(予備心拍数、Heart Rate Reserved)を用いる。 安静時心拍数を0%、最大心拍数を100%と設定して、運動の強度を次の式で数値化する。
運動強度(%HRR)=(心拍数-安静時心拍数)÷(最大心拍数-安静時心拍数)×100

(例)安静時の心拍数が60、年齢30歳の場合、計算上の最大心拍数は220-30=190となるので、心拍数60の時が運動強度0%HRR、心拍数190の時が運動強度100%HRRであり、心拍数125の時、
運動強度(%HRR)=(125-60)÷(190-60)×100=50%HRR
とある。
自分の場合、最大心拍数196で仮に1時間のランで平均158bpmで走った場合、
運動強度(%MHR)=160÷196×100=80.6%MHR
およそ最大心拍数の8割ってとこですね。

同じく予備心拍数だと、
運動強度(&HRR)=(158-48)÷(196-48)×100=74.3%HRR

という感じ。
こちらのページの年齢別の対照表がわかりやすい。

Training Zone and Heart Rate
http://www.ac.auone-net.jp/~juria/creative_sports/contrast.html

運動強度で何が分かるのか?
心拍数のところで試算した通り、トレーニングやレースのペースが最大心拍数の何パーセントということを把握は出来る。
トレーニングの負荷の目安やレースペースのマネジメントには充分に使える。

でも、これだけだとなにか足りないなーと思う、今日この頃(笑)

スピードが上がれば、心拍数も上がる。
あるいは、強い向かい風や上り坂では自然と心拍数も上がる。
心拍数が上下するのは結果(現象)であって、要因ではない。
さまざまな要素が絡み合って、心拍数の数値がたたき出される。

心拍数は何かというと、エンジンで言うと、タコメーターの回転数。
でも、↑に書いたように、エンジンには個人差があるはず。
排気量、最高回転数、トルク特性など、人によってさまざま。

2トンの車重で1Lのエンジンが付いている車があるとする。
これは明らかにアンバランスで、鈍重な車(実際にこんなスペックの車は見たこと無いけどw)。

逆に、1トンの車に2Lクラスのエンジン。
これはかなりパワーウェイトレシオが高く、運動性能が高いと言える。
e0265002_1142526.jpg

純粋に走行性能だけを考えると後者の方がはるかに優れている。
人間も体重が軽くて、高出力のエンジン(心肺機能+筋力)を持っている方がレースでは有利。
ただ、人によって、回転数で稼ぐか、トルクで稼ぐかのエンジンの特性の違いはありそう・・・

この辺りは、↓の比較が面白い(まだゆっくり目を通せてませんが)。
自動車をバイク+人間に置き換えて考えると、思わずニヤニヤしてしまう部分も・・・

小学生でも分かるトルクと馬力の話 (本当に早いクルマとは?)
http://macasakr.sakura.ne.jp/newpage8.html

でも、もう一つ大事なことがありそう。
それは、「どの速度域で走るか?」

2トンの重量級ボディに1Lクラスのエンジンでも、加速は遅くとも、平坦路で100km/hまでならなんとかなるでしょう。
一方で、1トンの車重に2Lクラスのエンジンのパワーウェイトレシオの高い車であっても、200km/hオーバーの速度域ではそう伸びない(さらなるパワー、空力やトルクも必要)。

人の場合も、個々の「体重」×「筋力」×「心肺機能」×「速度域」の組み合せで、必要とされるパワーが異なってくると思う。

そこで重要になってくるのが今回の本題の「出力=ワット数」
昨今、バイクにおけるパワートレーニングが重視されるのは、やはり心拍数だけを目安にしていては不十分だと言うことのようです。

ちなみに、Velo-cityのニャロメさんのエントリー(海外の文献の翻訳+解説)によると、

Functional Threshold Power (実効出力閾値*)
http://blog.goo.ne.jp/osamuel/e/9750461b20a8a3ffc6704c27cb9caee6

バイクで1時間、Ave.40km/hで走る場合は平均300Wのパワーが必要となっています(もちろん、単独走の条件でしょう)。

さらに、空気抵抗(風向き)とかの条件も加わってくるので、話しは単純ではない。

以前にも「自転車は空気抵抗との戦い」というエントリーで紹介しましたが、30km/hを超えると、空気抵抗の負荷が加速度的に増大するようです。
特に38〜40km/hあたりになると空気抵抗がハンパじゃない(空力ポジションが大事)。

「スピード2倍で空気抵抗は8倍!」
・平地30km/h走行では全抵抗の80%が空気抵抗
・時速35kmと38kmとではパワーの差が30%もある
・時速35kmで1時間巡航できる人でも、38kmだと10分持たない
・1kmの差がパワーで10%、持続時間で2倍の差になる

このことから、単純に(30÷40)×300=225Wにはならないということですね。
かといって、↑の比率を多少いじりつつなんとなく当てはめてしまうと、

1時間、Ave.40km/h時のパワーを100として、
Ave.40km/h→100%=300W
Ave.38km/h→85%=255W
Ave.35km/h→65%=195W
Ave.32km/h→55%=165W
Ave.30km/h→50%=150W

という感じで、Ave.30km/hは150Wしか必要ないことになる。
1時間、150Wってふつうに考えたら低すぎる・・・

ちなみに、
>・時速35kmで1時間巡航できる人でも、38kmだと10分持たない
だいたい自分がこの辺りだと思っています(走り込みをして身体を作っておく前提で)。
個人TTで、Ave.38km/h、15〜20分、10〜15kmぐらいがおそらくいまの限界。
彩湖だと2〜3周ぐらいかな。
これでは、レースで集団内で何時間も走り続けるのは無理ですね・・・

実は、上記の数値にも落とし穴があって、体重によっても異なるはず。
本来はパワーウェイトレシオ(ワット数÷体重)も計算に入れないとダメだと思います。
僕の場合は20分TTレベルの運動強度で平均出力が255W(×95%=FTP242W)ぐらいですが、PowerCalで計測しているのでPowerTapと比べて数%の誤差はあると思います(正確に測るともう少し低いのかもしれない)。
体重が72kgぐらいあるので、平均出力ベースのパワーウェイトレシオは3.54(W/kg)しかないw
このままでは、平地ではまだ誤魔化せるけど、上りではぜんぜんダメだし、サーキットでも上り区間で千切られることが多い。
パワーアップもしつつ、減量しないとダメですね(直近では74kg台に乗ってしまったしw)

自転車のパワーウェイトレシオの目安
http://dx.cyclingtime.com/series/cts_val/vol002/index.html

20分TTを基準にすると、僕は「カテゴリー3」。
位置的には「中の下下」ぐらいでしょうか?

ちなみに、「ジテとれ」の記事によると、
http://www.overlander.co.jp/jitetore/jitetorehint20110921.html

LT(AT)でのパワーウェイトレシオは4W/kg台には乗せないとダメみたいですね。
ほぼレースペースのLTパワー値で5W/㎏を出せればかなりレベルが高いだとか。
まずは、4W/kg台に乗せるためには、平均出力270W(×95%=FTP256W)、体重67kgまで持っていかないといけない。
これはかなり大変かも・・・もう泣き言w

でも、「パワー(ワット数)アップ」と「減量」
この二つを同時進行でやれれば、間違いなくレベルアップ(パワーウェイトレシオの向上)が出来る。
とても単純なことですが、コツコツと続けるのが苦手な自分(笑)

パワーアップ(FTP向上)のやり方は、上記のVelocityさんのエントリーにやり方は詳しく書いてあります。
僕があらためてまとめる必要がないぐらい(笑)
FTP 向上セッションは下記からなる:
▼10分のウォームアップ、時々スプリント。
▼20分間FTPの85%で走行
▼4分回復走。上限150 w(FTP265Wの場合)
▼20分間FTPの85%で走行
▼100回転で6分クールダウン

要は、
>週末のクラブランで、先頭のペースのままに3時間走ったり、5秒だけ1000Wで走ったりしても出力は向上しない。←耳がいたい。
とあるように、ガムシャラに負荷を掛けたりいじめたりするだけではトレーニングの効率は低いということ(ここが重要なポイント)。
「FTPの85%で20分のインターバルを2セット。これを週2回。これだけ!」
FTPを計測し、簡単な計算をし、3週間、週2回練習する。回復する週を設け、計算しなおしてもう一度3週間練習する。
簡単なようだが、これで確実にFTPは向上し、自転車に乗るのが楽しくなる。レースでの順位は別として、自分の練習が確実に、着実に結果につながっているのを実感できる効果は計り知れない。
この練習方法だが、必ずしもこの形態に固執する必要はない。要するにFTPの85% 20分×2を週2回できればよいわけで、その内の一本をロード練習でやってもよいのだ。

つまり、FTPの向上をトレーニングのベースに置けということですね。
LSDにダラダラと時間を奪われる必要も無い。
ローラー台や近場のトレーニングでFTPのインターバルが週二回出来ていれば、逆にロングライドは楽しむ方向ですみ分けが出来る。
FTPが上がれば、レースがもっと楽しくなるだろうし、ロングライドも楽になると思う。

僕も「FTPの向上」&「減量」→「パワーウェイトレシオの向上」を、今冬〜春先のトレーニングの目標にします。

FTP242×85%=205W、がこのトレーニングの目安。
そこそこキツいペースを20分間、淡々と続ける感じでしょうか。
そういえば、先週末の米軍電波塔の周回練がこのぐらいでした(速度域のわりには風が強かったので)。
ただ、外だと信号のストップ&ゴーでペースが上下するし、風向きの影響が大きいので、室内のローラー台の方が向いていそう。

本来ならPowerTapがあれば理想的ですが、なんちゃってのPowerCalでも一定時間でのアベレージのデータはPowerTapと大きな差は出ないようです。
Garmin+PowerCalでランのワット数も計れます(910XTのランモードではワット数を拾ってくれないので、僕自身はまだやったことはないですが)。
ランでもFTPが計測出来れば、FTPの85%というバイクのパワートレーニングが応用出来るかもしれない。

とりあえず、年明けの「もてぎ100km」(バイク)と「フロストバイトロードレース」(ラン、ハーフ)に向けてやれるだけのことはやってみます。
それが、来年度のスタートライン、試金石になるから。

タラレバだけど、こちらの計算式で、
http://www.electricsheep.co.jp/hc/
仮に、平均出力で270W、体重で67kgレベルまで持っていければ、
富士ヒルクライムは余裕で90分(ブロンズ)切れるどころか、75分(シルバー)が見えてくる・・・
ただいま、妄想だけが暴走中です(笑)
<12月19日追記>
富士ヒルクライム1:15ぐらい、富士チャレンジ200km6時間切りの若手チームメイトに聞いたら、最近出た50分弱のヒルクライムレースの平均出力267Wで体重65kg(僕より背が高い)ぐらいだとか。パワーウェイトレシオ4.1w/kgぐらい。FTPは僕と10ぐらいしか違わないのに、体重差でこんなに開くとは・・・パワーアップよりも減量の方が先決(効果的)かも(笑)

最後に、あの「バイシクルトレーニングブック」の竹谷さんの記事。
心拍トレーニング+パワートレーニング
http://www.polar.co.jp/ja/about_polar/news/100804_hr_and_power_training
この馬力、パワーを数値化すると何がわかるのか?というと、心拍数や速度、ケイデンスでは分かりづらい、自分の性能が分かるようになるのです。
では、パワーが分かると何が出来るのか、と言うと次の通りになります。

1)より正確な現状の認識
2)トレーニングによる向上の確認
3)あるいは他の人との能力の比較
4)トレーニング負荷のさらなる適正化
5)動作改善の数値化


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Commented by るみオカン at 2012-12-18 13:20 x
こんにちは!いつも内容の深い記事、参考にさせていただいてます!
今日の記事は特に興味深く、何度も読み返しました。
最大心拍数、新しい公式だと191。あ、合うかも!!
ここ2年くらい悩んでた心拍数のなぞが解けそうです(笑)

バイクのパワーは、見ると切なくなるんですよね~。低すぎて。
言い訳や諦めかもしれませんが、ここは男性に敵う気がしません。
200W、、、10分が限界かなぁ^^;20分に挑戦してみよっと!

またお邪魔致します。有益な情報ありがとうございました!
Commented by rintarou555 at 2012-12-18 21:38
>るみおかんさん
ダラダラと書き連ねただけで消化不良気味ですが、何かしらのヒントになれば幸いです。

心拍数はリアルタイム出力とのズレがあるので、あくまでトレーニングやレースでペースメークするときの目安に留めておけば良いのかと。ヒルクライムはともかく平地のレースでいちいち気にしてたらキリがないし。

一方で、パワーとパワーウェイトレシオは自分自身の実力そのものに近い指標だと思います。僕のようにパワーが体重で相殺されてしまうケースは深刻…軽量ハイパワーになりたい(笑)。

女性のパワーは男性に比べて低いのは仕方ないので、あまり気にする必要はないと思いますよ。橋本聖子を目指すならともかく(笑)女性の方が体重軽くて前衛投影面積が少ないので空力的にも有利。潜在的持久力も高い。パワーウエイトレシオを高めつつ、ポジションやペダリングを煮詰めていけばより少ないパワーでスピード維持もしやすくなるかと。

PowerCalはなんちゃってパワーメーターですが、使い方次第だと思います。手軽さとコスパの観点からオススメです。
by rintarou555 | 2012-12-18 01:34 | トレーニング | Comments(2)

50年間のカナヅチ人生を経て、トライアスロンに挑戦するへっぽこトライアスリートの備忘録的日記。


by りんたろう