2016年的一个下午，我站在院子里看着各式各样的“共享单车”，开始思考，我究竟要购买哪种“共享单车”的月卡？这些单车看起来似乎都差不多啊，只有颜色和车架形状的区别。
接着，一个问题在我脑中浮现：
“是谁把自行车设计成这么多不同的款式和形状？”
就是这样一个简单的、冷门的、不被大多数人在意的问题，逐渐在我脑中萌生发芽，那时候的我还远远没有意识到，就在那个夏天、那个午后，这样一个不经意的思考，竟然在之后……
……
……
浪费了我几十个小时。
那一年，“共享单车”席卷大部分城市，各种自行车类型琳琅满目：摩拜单车、ofo小黄车、小鸣单车、小蓝单车、1步单车、黑鸟单车等等。到底要选择哪一款“共享单车”呢？我得好好考虑考虑。
通过搜集数据，我发现用户在面临众多共享单车选择的时候，重点考虑的因素是“省力与否”。
数据来源：BigData-Research
的确，大数据诚不欺我，骑行的舒适度也是我最关心的，我曾经免费骑过一个刹车被抱死的共享单车，顽强地坚持15分钟后，我的内裤竟然没有一寸是干燥的。
那是否省力和什么有关系呢？我开始在网上查找相关的知识。
原来大佬们已经研究过这个问题了，现代单车的车架设计考虑的是“人体工程学”，听起来合理，高级，上流。
冯潇潇. 基于人机工程学的新型自行车设计[D]. 华北电力大学, 2016.
也就是说，在不考虑刹车被抱死的前提下，骑车是否省力主要看自行车的设计是否满足人体工程学。适宜的骑姿可以防止骑行过程中的人体关节疲劳不适，骑姿设计是自行车车架设计的主导因素，可以采用实验实测和多体动力学模拟的方式研究，得到最优骑姿（目标函数：肌肉疲劳损伤程度最小）。
骑姿主要由“车把”、“鞍座”和“曲柄（踏板儿）中轴”的相对位置来确定。
不同的研究中，大佬们纷纷给出了他们认为的这三者的最优“相对位置”关系范围（和骑行者身高有关）。
拿到这些宝贵的试验数据后，我立刻将自己的身高（跳起来一米八）带入到公式中，推算得到了最适合我的单车尺寸范围，兴奋地拿着卷尺下楼了。
根据初步筛选，我最终打算在“摩拜”和“ofo小黄”里面抉择。于是我测量了两种单车的尺寸。
把测量的结果带入到大佬的公式中，我要看看到底哪一种车型对我而言才是从“人体工程学”角度的最优选择。（兴奋！）
拿到结果的那一刻，我懵了……
……
……
两种车架的区别不大，均落在合理范围内，也就是说：摩拜单车和ofo小黄车的车架设计，从人体工程学角度来看均符合舒适骑行，减缓疲劳的尺寸要求。
完了，这下彻底不知道该怎么选择了。看来这些共享单车的设计者果然有点东西的，不会这么简单就让我找到破绽！
于是，我开始研究车架形状：不同的自行车，车架的形状不同，除了提升品牌辨识度以外，车架的设计有依据吗？我得仔细研究研究。
看看自行车的车架演化历史，会不会有点思路？
……
……
打扰了。
走投无路之际，我打算从“结构力学”角度做个优化看看到底哪款“共享单车”的车架形状更合理。
于是，从一些大佬的论文里面，我搞到了车架荷载组合的考虑方法。
杨林, 嵇传高. 关于载重自行车车架优化设计的研究[J]. 中国自行车, 1988(4):39-43.
接着，我把车架部分提取出来，假设车架的初始状态是一整块儿材料板，对材料板施加上面搜集到的荷载组合，并在把手、鞍座和脚踏板儿的地方定义边界条件约束住，采用密度法进行二维拓扑优化。原理就是寻找材料在这个空间中的最佳分布，我倒要看看，一整块材料板中到底哪部分材料的存在是有意义的，划水的部分全部删除掉。
优化开始！！
初始形状
Stage I
Stage II
Stage III
不会吧！不会吧！！！
这难道就是“陸上で最強の自転車”的车架？？？？
但……怎么是一颗平行四边形？
我特意下楼看了一眼我老爹的28圈儿祖传自行车：
如果不考虑“鞍座”的那根支撑杆，好像没毛病！？
再看看共享单车的车架！！
诶？不是平行四边形啊？咋回事儿？
哦哦，是不是要考虑上下车的方便，所以要把最顶上的横杆去掉，方便跨腿啊？
行吧行吧，那就给挖空了再优化试试：
优化结果形状和自行车形状对比，嗯，好像差不多呀！
……（尴尬）
……（假装思索）
……（努力寻找一个说辞）
……
诶？摩拜单车，你后轮中心到鞍座之间怎么没有杆件啊？？？优化结果来看这里需要有一根的啊！！你看看人家ofo小黄车都有的！！
后记：
最后，我还是选择了摩拜单车。
因为那天刚好有活动，月卡免费。
- End -
作者 | 光年Lightyear
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