運動生理學網站　臨界速度--跑步有氧耐力指標

運動生理週訊(第356期)

臨界速度--跑步有氧耐力指標(April 12, 2017)

王順正、林玉瓊、林冠宇、王頌方

　　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」。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。臨界速度在訓練上可以用來評估心肺耐力、預測耐力跑速度、設定耐力訓練強度 (林正常，2000)。

運動生理週訊第356期跑步有氧指標--臨界速度

　　有關臨界速度的評量理論提出相當早，Berthoin等 (2003) 在研究中說明臨界速度的概念，是以跑者在幾個不同速度下，最大持續運動距離 (distance limit, dlim) 與最大持續運動時間 (time to exhaustion, tlim) 的線性關係為基礎，臨界速度即為這個線性關係的斜率，截距稱為無氧距離能力 (anaerobic distance capacity, ADC) (右圖)。依據作者整理的相關資料顯示，臨界速度與4 mM乳酸閾值、最大乳酸穩定運動強度 (maximal lactate steady state, MLSS) 沒有顯著差異，ADC則與最大累積缺氧量 (maximal accumulated oxygen deficit, MAOD) 的大小有關。

　　Florence與Weir (1997) 針對12名紐約馬拉松比賽跑者 (6名男性、6名女性) 進行研究，發現最大攝氧量、換氣閾值用來預測馬拉松比賽成績，線性迴歸公式的決定係數 (R², 0.51、0.28)，都低於臨界速度預測的決定係數 (0.76, 下圖)，而且使用三個變項進行預測馬拉松比賽成績的逐步迴歸時，最大攝氧量的變項會被剔除。由此可見，評量跑者馬拉松比賽跑步成績的指標中，臨界速度顯然優於最大攝氧量與換氣閾值。

最大攝氧量、換氣閾值、臨界速度預測馬拉松比賽成績圖 (Florence & Weir, 1997)

運動生理週訊第356期跑步有氧指標--臨界速度

　　事實上，臨界速度的評量方法有很多種，Bull等 (2008) 提出5種評量臨界速度的數學模型 (右圖)，包括線性總距離模型 (Linear total distance), TD (total distance) = ARC (anaerobic running capacity) + CV × t (time to exhaustion)、線性速度模型 (Linear velocity), V (velocity) = ARC × (1/t) + CV、非線性兩參數模型 (Nonlinear 2 parameter), t = ARC / (V - CV)、非線性三參數模型 (Nonlinear 3 parameter), t = [ARC / (V - CV)] - [ARC / (Vmax (maximal instantaneous velocity) - CV)]、指數模型 (Exponential), V = CV + (Vmax - CV) exp(-t /τ)。透過非線性三參數模型推算的CV，顯著低於其他數學模型所推送的結果。Housh等 (2001) 的研究也發現，不同數學模式評量的CV運動時，生理反應 (VO₂、HR、血乳酸) 會出現顯著的差異，其中以非線性三參數模式推算的CV強度運動時的生理反應最低，指數模型推算的CV強度運動時生理反應最高。

　　實際要進行臨界速度的評量時，可以透過速度與耐力關係的三參數模型理論為基礎，進行臨界速度 (critical velocity，簡稱CV)、無氧跑步能力 (anaerobic running capacity，簡稱ARC) 與最大瞬間速度 (maximal instantaneous velocity，簡稱Vmax) 的評量。CV代表理論上可以跑無限長距離的最大速度，ARC代表理論上無氧代謝能夠提供的最大跑步距離，Vmax代表理論上跑步時可以達到的最大速度。不過，在實際應用這種速度與耐力關係理論，評量的三個 (CV、ARC、Vmax) 人體跑步運動能力 (有氧能力、無氧能力、速度能力) 時，受到數學方程式複雜程度 (非線性) 的影響 (王順正，2002)。

　　運動生理學網站提供了跑步臨界速度 (critical running velocity) 評量服務 (http://www.epsport.net/epsport/program/run_cv.asp) ，使用者只要提供2-6個不同距離的跑步成績，就可以評量出個人的CV與ARC的評量結果。除此之外，運動生理週訊第355期「跑步訓練狀況評估的訓練處方運動強度」的文章中，整理了運動生理學網站一般人跑步成績預測、訓練處方服務，透過二個特定距離跑步成績進行跑步能力預測的線上程式，可以獲得跑者的有氧指標 (臨界速度預測值)，當有氧指標 (臨界速度預測值) 預測值為4.5 m/s (3分42秒/公里) 時，跑者5000公尺跑步成績約在15分30秒至16分30秒之間，跑者馬拉松跑步成績約在2小時25分至2小時45分；當有氧指標 (臨界速度預測值) 預測值為3.5 m/s (4分46秒/公里) 時，跑者5000公尺跑步成績約在20分至21分30秒之間，跑者馬拉松跑步成績約在3小時5分至3小時30分。有關跑步有氧指標--臨界速度結果的5000公尺跑步成績預測範圍，請參考下表的資料內容。

跑步有氧指標--臨界速度評量表

5000公尺跑步成績範圍	臨界速度預測範圍 m/s (time / km)	馬拉松跑步成績預測範圍
小於 15' 0"	>= 5 m/s (<= 3' 20" / km)	小於 2: 25' 0"
17' 0" - 15' 0"	4.5 - 4.9 m/s (3' 42" - 3' 24" / km)	2: 45' 0" - 2: 25' 0"
19' 0" - 16' 0"	4.0 - 4.4 m/s (4' 10" - 3' 47" / km)	3: 05' 0" - 2: 35' 0"
22' 0" - 18' 0"	3.5 - 3.9 m/s (4' 46" - 4' 16" / km)	3: 30' 0" - 2: 55' 0"
25' 0" - 21' 0"	3.0 - 3.4 m/s (5' 33" - 4' 54" / km)	4: 00' 0" - 3: 25' 0"
30' 0" - 24' 0"	2.5 - 2.9 m/s (6' 40" - 5' 45" / km)	4: 50' 0" - 3: 55' 0"
大於 29' 0"	<= 2.4 m/s (>= 6' 57" / km)	大於 4: 40' 0"

　　相較於最大攝氧量與無氧閾值評量跑步表現的效益，臨界速度是評量跑步有氧能力的更有效指標。臨界速度的評量受到數學模式的顯著影響，以三參數模型理論計算的臨界速度，最符合速度與耐力關係理論應用。一般跑友可以透過運動生理學網站提供的線上程式，輸入不同距離的跑步成績，即可獲得個人臨界速度的評量結果，進而獲得跑步有氧能力的最佳指標。

引用文獻

王順正 (2002)。跑步成績的預測。運動生理週訊，116。http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=116

林正常 (2000)。臨界速度在耐力訓練上的應用。運動生理週訊，49。http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=49

Berthoin, S., Baquet, G., Dupont, G., Blondel, N., & Mucci, P. (2003). Critical velocity and anaerobic distance capacity in prepubertal children. Canadian Journal of Applied Physiology, 28(4), 561-575.

Bull, A. J., Housh, T. J., Johnson, G. O., & Rana, S. R. (2008). Physiological responses at five estimates of critical velocity. European Journal of Applied Physiology, 102, 711-720.

Florence, S., & Weir, J. P. (1997). Relationship of critical velocity to marathon running performance. European Journal of Applied Physiology, 75, 274-278.

Housh, T. J., Cramer, J. T., Bull, A. J., Johnson, G. O., & Housh, D. J. (2001). The effect of mathematical modeling on critical velocity. European Journal of Applied Physiology, 84, 469-475.