運動生理週訊(第49期)
臨界速度在耐力訓練上的應用(March 17, 2000)
林正常
耐力訓練是運動訓練上，相當重要的一個部分，幾乎一半以上的選手，經常要從事耐力訓練。尤其是一些耐力運動項目之運動選手，用在耐力跑的訓練，恐怕要佔訓練時間的大半。「有氧運動」、「每週三次、每次20至60分鐘的耐力運動」等，更是社會大眾耳熟能詳的運動參與方式。由此可見，耐力訓練確實是相當重要且基礎的運動方式。本文介紹一個在運動生理學上，近年來研究頗為熱絡的一個主題 － 「臨界速度」的概念，希望同好，能夠加以應用，以將耐力訓練，科學地定質與定量。
什麼是「臨界速度」呢？
臨界速度是能夠長時間持續運動不致疲勞的最高速度，英文稱為「critical velocity，簡稱CV」。中文定義上具有耐力、穩定與最高的涵義。臨界速度與臨界動力(critical power，簡稱CP)共通地使用，因訓練的方式之不同而異。
知道無氧閾值概念的人都明白，無氧閾值與臨界速度的概念幾乎一樣。無氧閾值(anaerobic threshold) 是能夠維持穩定狀態的最大運動強度。無氧閾值與臨界速度(動力)的概念，前者指「生理反應上的穩定」，後者指「運動能力上不疲勞」。
希望運動教練與一般社會大眾們，不要因為上述意義上的辨識，而如丈二和尚摸不著頭腦，搞昏了頭。事實上，它的應用相當容易，更重要的是它也相當有用。在此必須說明的是，速度與動力是不一樣的，用於跑步、游泳時明顯的，單位是速度，至於原地腳踏車測力器時，則單位必須換成動力，此點是大家首先要認識清楚的。以下主要在說明跑步，因此單位大致上用速度來表達。
臨界速度有何用？
臨界速度在訓練上可以「小兵立大功」來形容。以下簡要說明之。
1.
評估心肺耐力
評量心肺功能的最佳指標是最大有氧能量，也就是最大攝氧量的評量。由於此種評量需要昂貴的測量硬體，有一些預估方法逐漸應運而生，如登階測驗、固定腳踏車與耐力跑測驗等相繼發展出來。
以跑步運動來說，1984年Hughson等人探討6名長距離選手，每人在原地跑步機上作 6個速度的最大耐力跑，由最大持續時間計算臨界速度，同時將臨界速度與最大攝氧量求相關，結果兩者的相關係數達0.84(P<.05)。1991年Housh也是利用原地跑步機，觀察10名男性選手的臨界速度與最大攝氧量的相關，發現兩者的相關達0.86(P<0.5) 。Pepper等人(1992)則發現兩者的相關為0.81。早期國外學者的研究結果顯示，臨界速度對心肺功能(最大攝氧量)的解釋量在66%至74%間。最近幾年的研究結果則發現，利用適當的數學計算模式評量的臨界速度，對於心肺功能的解釋量可達85%以上。
2.
預測耐力跑速度
對於運動選手而言，預測耐力運動表現可能比預測心肺功能較有意義，也較有興趣。臨界速度預測耐力跑運動能力的功能，可謂無出其右。臨界速度與運動表現的相關，可參考下表。
跑步能力與臨界速度的相關
| 測量項目 | 效度係數 | 研究者 |
| 400公尺跑 | 0.84 | 王順正,林正常(1996) |
| 800公尺跑 | 0.95 | (同上) |
| 1500公尺跑 | 0.99 | (同上) |
| 1000公尺跑 | 0.75 | Kolbe等人(1994) |
| 10000公尺跑 | 0.85 | (同上) |
| 21.1公里跑 | 0.79 | (同上) |
表中之資料得知，800 公尺跑與1500公尺跑相關最高，距離太短的與太長的，如21.1公里跑，或許因為其他如心理、溫度等因素，相關係數又開始下降了。
3.
設定耐力訓練強度
對運動選手來說，臨界速度的最大用途，或許在耐力訓練強度設定方面。在此方面的應用，臨界速度有相當大的潛力。競賽選手要測量數個距離(通常三個距離)的成績相當容易。在臨界速度算出之後，耐力性跑者可依臨界速度的85% 的速度來訓練，事實上，85% 至100%範圍內都可以嚐試。臨界速度 85%的跑步可算相當有氧，不太堆積乳酸，100%大致稍稍無氧，乳酸些微增加。超過100%對純粹有氧的訓練可能開始不利了。
4.
臨界速度的計算
臨界速度是利用數學模式代入公式計算出來的，數學模式雖有好幾種，結果的相關極高，數值的大小卻有些許不同。由於計算的方式複雜，無法在此詳細說明，應用時可按下表循例計算，就可用小計算機輕易算出。
下表中，D、T、Σ與M 分別代表距離(distance)、時間(time)、總和與平均(mean)之意。跑者可測量400、800與1500公尺的最佳成績，先將成績填入下表之時間欄，循序計算即可獲得臨界速度。上例如測量 800、1500、3000公尺，或1000、2000、或4000公尺，或甚至測四、五個距離都可。不過，必須注意的是，距離太短無氧因素介入，太長則浪費時間，心理因素也介入，都會影響對臨界速度的測量。
臨 界 速 度 計 算 實 例
| 距離(D) | 時間(T) | (T－MT) | (D－MD) | (T－MT)2 | (T-MT)(D-MD) |
| 400公尺 | 53.90秒 | －84.01 | －500公尺 | 7057.68秒 | 42005 |
| 800公尺 | 115.78秒 | －22.14 | －100公尺 | 486.74秒 | 2213 |
| 1500公尺 | 244.04秒 | 106.14 | 600公尺 | 11265.74秒 | 63684 |
| | | | | |
| 總和2700公尺 | 413.72秒 | | | 18813.12秒 | 107902 |
| | | | | |
| 平均 900公尺 | 137.91秒 | | | | |
Σ(T-MT)(D-MD) 107902公尺
臨界負荷＝ --------------------------- ＝ ----------------------- ＝ 5.74 公尺/秒
Σ(T－MT)2 18813.12秒
上述實例，臨界速度算出來的結果是每秒5.74公尺，表示此選手如以此速度跑步，可以長時間持續不會疲勞，可用此來訓練有氧耐力或與他人比較有氧耐力。不過，此計算方式雖然簡單，卻也有高估臨界速度的缺陷，實際採用時，有必要瞭解高估的事實。
臨界速度(負荷)的概念可以說是近年來運動科學繼無氧閾值之後的重大發展，數學的原理頗為複雜，但計算並不困難。運動選手，尤其是耐力項目的選手，可以用臨界速度評估心肺功能或耐力，預估耐力，或用來作耐力跑訓練處方之依據。
參考資料
Hughson RL, Orok CJ and Staudt LE (1984) A high velocity treadmill running test to assess endurance running potential. IJSM,5:23-25.
Housh TJ, Johnson GO, McDowell,SL, Housh DJ and Pepper M (1991) Physiological responses at the fatigue threshold. IJSM,12:305-308.
Pepper ML, Housh TJ and Johnson GO (1992) The accuracy of the critical velcoity test for predicting time to exhaustion during treadmill running. IJSM,13:121-124.
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