Alors que les pros se préparent pour Paris-Roubaix, nous regardons comment les scientifiques travaillent pour faciliter la conduite sur les pavés
Cette année, Paris-Roubaix compte plus de 50 km de pavés, c'est précisément pourquoi cette course classique du nord de la France est décrite comme "l'enfer du nord". Pour les constructeurs et les équipes, c'est l'un des temps forts du calendrier.
C'est aussi une plate-forme pour présenter de nouvelles technologies conçues pour aider les vélos à rouler en douceur sur le pavé.
C'est pourquoi Pinarello a créé un système de suspension en haut des haubans sur son K8-S et pourquoi Specialized a introduit sa suspension "FutureShock" entre le tube de direction et la potence sur son dernier Roubaix.
Mais y a-t-il des preuves scientifiques pour suggérer si ces innovations et d'autres similaires ont un réel mérite et, si oui, lequel est le plus important: l'amortissement à l'avant du vélo ou à l'arrière ?
Surveillance des vibrations
« Nous avons chargé nos vélos de capteurs lors de la reconnaissance d'une course comme Roubaix pour ajouter des données empiriques aux commentaires que nous recevons des coureurs », déclare Carsten Jeppesen, responsable des opérations techniques chez Team Sky.
‘C’est pourquoi de nombreux cyclistes choisiront la suspension arrière et aussi pourquoi, par exemple, ils n’opteraient pas pour la suspension avant, ce que certains ont essayé mais ont trouvé tout simplement trop étranger.’
Jeppesen note également que les pilotes choisissent un empattement plus long, ce qui explique la pensée derrière le Pinarello K8-S, avec son arrière élastique et son empattement plus long que le F10.
Mais ce n'est pas très scientifique. Nous recherchons des preuves indépendantes et vérifiables, et plutôt surprenant pour un sport où les données sont reines, il n'existe qu'une seule étude indépendante examinant les vibrations émanant des pavés de Roubaix.
Le scientifique et cycliste Sébastien Duc a participé au Paris-Roubaix Challenge 2015, une épreuve amateur qui se déroule la veille de la course pro. Le Duc de 1,80 m et 68 kg visait à mesurer non seulement l'ampleur des vibrations créées par les pavés, mais également l'endroit où, sur le vélo et le corps, ils sont à leur apogée.
'J'ai chargé mon Specialized Roubaix Expert avec deux accéléromètres tri-axiaux - sur la potence et la tige de selle - et j'ai réglé la pression des pneus à 5 bars [environ 73 psi] ", explique Duc. ‘J’ai ensuite mesuré le RMS, le VDV et le niveau de vibration…’
OK, arrêtez-vous là – explication requise. Dans ce monde oscillant, RMS (Root Mean Square, mesuré en m/s2) est essentiellement la valeur vibratoire moyenne, dans ce cas d'un trajet sur les pavés, tandis que VDV (Vibration Dose Valeur, m/s1.75) représente la valeur cumulée. Le niveau de vibration correspond aux oscillations par seconde, ou hertz (Hz).
En collectant toutes les données après l'événement, Duc a découvert qu'au cours de son trajet de 139 km de long et de 15 secteurs pavés, sa vitesse variait de 19,1 à 27,8 km/h; sa fréquence cardiaque oscillait entre 122 et 155 bpm; sa cadence se situait entre 79 et 87 tr/min; et la puissance de sortie variait de 167 à 235 W.
‘Selon les valeurs RMS et VDV, l’exposition aux vibrations est plus intense au niveau des mains qu’au siège du cycliste, quelle que soit la vitesse ou la difficulté des pavés’, révèle Duc.
Pour référence, ASO classe les pavés par difficulté de deux étoiles (relativement facile) à cinq étoiles (fracassant), et cette année a introduit un code couleur pour permettre aux téléspectateurs de les identifier plus facilement.
' Sur les sections quatre étoiles, RMS équivalait à 35 m/s2 à l'étrave contre 28 m/s2 à la tige de selle. Sur le lieu de travail - disons labourer un champ sur un tracteur - tout ce qui dépasse 10 m/s2 est considéré comme dangereux.
Alors c'est tout. Sky's Jeppesen a tort et les fabricants devraient concentrer leurs efforts à l'avant du vélo plutôt qu'à l'arrière. Bien sûr, ce n'est pas si simple.
« La fréquence des niveaux de vibration était en fait plus élevée au niveau de la tige de selle », explique Duc. "Sur les tronçons de pavés trois étoiles, 30 Hz à la tige de selle contre environ 20 Hz à la potence."
Bref, les vibrations à l'arrière étaient moins intenses mais plus fréquentes.
Disparition des études
Jusqu'ici, pas concluant. Nous avions besoin de plus de données, mais Cyclist devait être créatif. Cue research par Paul MacDermid de l'Université Massey, en Nouvelle-Zélande, qui a comparé l'impact des vibrations du cyclisme sur route au cyclisme hors route.
Ses recherches ne portaient pas sur les pavés, mais MacDermid dit qu'il peut faire une bonne estimation des résultats en se basant sur ses propres données.
Prenez la valeur RMS. Lors des tests de MacDermid, les accéléromètres du bras gauche ont mesuré 18 m/s2 et 27 m/s2 pour la route et le tout-terrain; à la tige de selle, il était de 12 m/s2 et de 18 m/s2.
MacDermid dit que les pavés généreraient des proportions de vibrations similaires et que les sujets devraient générer environ 30 % de puissance en plus pour maintenir la même vitesse, ce qui est important car la puissance est liée aux vibrations.
'Ceci est basé sur les données de Training Peaks de la victoire de Mat Hayman en 2016, lorsque dans la forêt d'Arenberg, sa puissance moyenne a augmenté de 44 % et sa fréquence cardiaque de 20 % [par rapport au début de la course] », déclare MacDermid.
Bien sûr, l'augmentation de l'effort de Hayman ne peut pas être entièrement attribuée aux vibrations supplémentaires stimulées par ces pavés - il est prudent de supposer que Hayman a également mis le marteau dans une section connue pour avoir fait ou défait la course.
Mais si nous appliquons globalement cette augmentation de 30 % aux pavés et à l'augmentation des vibrations, nous recherchons des valeurs RMS supérieures à 30 m/s2 à travers le guidon et à plus de 20 m /s2 à travers la selle.
Il semblerait donc que, encore une fois, l'avant soit la zone qui nécessite une plus grande concentration d'amortissement. "Vous pourriez certainement dire que, parce que propulser le vélo sur les bosses provoquera plus de mouvements du haut du corps", déclare MacDermid.
‘Cela est corroboré par d’autres données dont nous disposons qui montrent que sur les sections en montée à des vitesses d’environ 16,5 km/h, les vibrations étaient généralement plus importantes à travers les barres et les bras qu’à travers la tige de selle.’
Ses chiffres changent, cependant, lorsque la route s'incline vers le bas: Nous avons réalisé une autre étude sur les effets sur le vélo lors de la descente de marches de 13 cm.
‘Les résultats ont montré que la tige de selle et la cheville ont subi les plus gros coups avec le guidon un tiers proche.’
Construit pour les pavés
Il n'est pas concluant de savoir si la suspension serait mieux employée à l'avant du vélo ou à l'arrière, mais il se peut qu'aucun des deux n'ait autant d'influence que les cyclistes eux-mêmes.
« Une étude en France a montré que plus le cycliste est lourd, plus la valeur de dose de vibration est faible », déclare MacDermid.
Essentiellement, les gars de plus de 80 kg atténuent naturellement les vibrations plus que les gars de 60 kg.
Et une autre étude française a montré que la posture du cycliste a également une influence significative sur le VDV, en particulier la position des avant-bras et l'angle des poignets, et qu'une géométrie optimisée du vélo peut réduire ce chiffre jusqu'à 50 %.
Il y a aussi la question du style de pilotage, dit Jeppesen: Par exemple, si vous regardez Fabian Cancellara, qui est doux sur son vélo, il ressentirait probablement moins de vibrations que quelqu'un comme Ian Stannard, qui est plus sur force brute et écrase les pédales.'
Alors voilà. Lorsque les pilotes professionnels frapperont l'Arenberg à Paris-Roubaix cette année, certains d'entre eux apprécieront un amortissement supplémentaire au niveau des barres, tandis que d'autres seront satisfaits de la suspension à l'arrière (et tous opteront pour des pneus plus larges et plus souples que d'habitude).
Mais le gagnant sera probablement celui qui saura le mieux rouler sur les pavés. Après tout, le vainqueur de l'année dernière, Mat Hayman, était sur un Scott Foil - un vélo aérodynamique qui fait peu de concessions au confort.
