互动科普

新型自动变速装置的问世，使自行车如虎添翼，它让你骑车得心应手，换挡易如反掌，即使在拥挤的交通中，行路也不再困难。

在曼哈顿，骑自行车的人有两种：一种飙得欢畅淋漓，一种塞得水泄不通。这个坐落于哈得孙河与东部河流之间的狭长岛屿，可能是地球上最不适合人们骑自行车的地方。送货人、信差和偶尔骑车的人都面临这样一个挑战：要穿过一些被重型卡车和喇叭声声的出租车塞得快要窒息的六车道大街。即使你只是把它当作参加一场轻松的中央公园传统骑车节，也不得不与一群群骑高档赛车的人争道，这些人似乎是在参加永无休止的环法自行车赛。

像我这样一位举止文雅的研究生从加利福尼亚州来到纽约度夏，就非常需要用某种高科技“武器”在这场两轮的洪流中开辟出一条路来。很快我便了解到，日本自行车零件制造商禧玛诺公司，为那些为了娱乐而骑车的人提供了梦幻配件：数控自动变速装置，它能够彻底解决了手动自行车需要考虑如何换挡变速的问题。我拨通了禧玛诺公司在加利福尼亚州欧文的美国总部的电话，说服该公司让我代表《科学美国人》来对这款时尚的自行车进行测评。

为了把事情说清楚，我必须申明自己并不讨厌拼命蹬车。在西海岸，我骑自行车穿梭学校，靠自行车运载食品杂货。我没有汽车，也不需要机动脚踏车和小型摩托车。我通过骑车来锻炼身体。但是即使已经成为自行车道上的老手，我也常被一般自行车的换挡问题搞得很狼狈不堪。就拿我每天往返学校的自行车来说吧，这是一辆由专业自行车零件公司生产的公路／山地两用型自行车。它有大、中、小3个链环，用螺栓固定到踏板上，和车链一起工作。每一个链环都能驱动后轮毂上７个链轮之一。从理论上说，我有21种速度可供选择。但问题就在于，这21种组合中有些是多余的。例如，最大的前链环与一个较大的后链轮搭配，其速比相同于最小的链环与一个较小的链环搭配。

而且，某些组合会使车链沿着对角线方向被拉扯。这种拉扯会磨损链条，或扯掉链轮齿。因此，我的自行车实际上只有7挡速度可选，老要考虑哪种搭配合适，让我有点头疼。我常发现自己换挡错误，这对自行车很不利，也使双膝感到很不舒服——最适宜于双腿的理想蹬踏速度是每分钟踏板转90圈。

汽车靠自动变速装置解决这一问题。自动变速装置自动为汽车换挡变速，不论车速如何，发动机都能在适合自己的转速范围（2000转/分~3000转/分）内运行。因此，30多年来，人们一直致力于研发自行车自动变速装置，也就在情理之中。这些新式车型的最大市场在欧洲。禧玛诺公司美国部消费市场经理贾森·索普指出：“在美国，我们有兰斯·阿姆斯特朗和格雷格·雷蒙德。”但欧洲人更有可能用自行车来满足一些日常需要。

在美国，禧玛诺公司着重开拓休闲市场。赛车要求对加速进行完美控制，但典型的周末骑车人更注重方便性。禧玛诺公司送我的自行车是一辆意大利型号的比安奇米兰牌, 外观有点老式。这种自行车配有7速连接内部轮毂——一种外表如超大啤酒瓶的变速系统，它能将自行车后轴封闭起来。自行车把手上没有变速杆，换挡变速操作由禧玛诺公司生产的数字集成智能（Di2）系统完成，该系统由自行车框架上的一个灰色塑料盒中的计算机芯片控制。

索普提议：“把这辆自行车骑到咖啡店去。”这辆比安奇自行车上妥帖地印着卡布奇诺咖啡杯的醒目贴花，还有“咖啡战车”几个字。我顺着曼哈顿码头区的自行车道骑车游览，欣赏漂浮在码头水面上的各种垃圾。自动变速的平稳和可靠给我留下深刻印象。我当时有一种担心：我可能不得不从零速度开始加速穿过繁忙的街道；当一辆黄色出租车全速向我驶来时，我可能会刹不住车，惊恐地瞪大双眼盯着踏板。但是，这种情况没有发生，每当我要停下时，换挡都是从最低的开始；而当我要加速时，换挡装置就会自动换高挡，就像我自己在操作一样自然，换挡时也没有发出令人担惊受怕的金属碰撞声。

连接换挡变速系统采用了类似于汽车自动变速系统中的行星齿轮。车链驱动后轴上的中心齿轮，动力通过中心齿轮传递到位于其周围的行星齿轮，行星齿轮上的齿啮合齿圈驱动后轮。尽管汽车自动变速装置要重得多，是由液压系统驱动的，但二者在其他方面是一样的。

Di2控制装置利用后轮毂中的14个磁传感器，连续监测车轮的转动情况。当该装置探测到加速时，它就会给一台小型伺服电动机发出信号，电动机带动轴上的轴套转动，以切换行星齿轮。因为所有齿轮都被封闭在轮毂内，所以道路上的砂粒无法钻进去，不会磨损金属部件。实际上，这种电子换挡变速系统不需要人工变速系统那么多的保养——手动系统在连接操纵杆的缆绳打滑或被磨断时，就可能发生故障。

最初拿到这辆自行车时，我很担心，因为它没有电池，甚至连打开电子装置的开关都没有。给禧玛诺公司打了个电话，我才解开了心中之谜：Di2永远处于接通状态，因为它是由自行车前轮毂中的一台小型发电机供电的，只要车轮转动就能发电。同时这台发电机还可以为车灯供电。只要Di2外壳上的光电眼认为天要黑了，车灯马上就会自动打开（这是我的另一个困惑）。

然而，另外一个担心仍然困扰着我：数控自行车出了问题怎么办？我到什么地方去修？这可不是小事。我也许会碰到只有6个速度可选的情况：以第６挡的速度运行，换挡变速系统可能会被损坏，发出“咔嚓咔嚓”的声音，仿佛要加速，可又办不到。对于普通自行车，只要拿出修理工具，把需要注意的地方都调整一下即可。而这辆自行车封闭连接换挡变速系统的车毂使你无法打开修理。因此，我把自行车骑到了修车店。

曼哈顿Sid自行车店的老板艾伦·舒曼也像我一样，对Di2 控制装置的印象极佳。骑上这辆车转了一会后，十分惊讶：“真是棒极了。”维修此车的难度并未使他感到太尴尬。不过《科学美国人》并没有为我做维修预算，因此我也就没有要求对修理费用进行评估。

即使是一名学生，我也能买得起配有Di2的比安奇车，这种自行车的售价大约为800美元。不幸的是，如果把它随便放在校园的某个地方，它就很可能被偷走，或Di2被人拆走。但是，如果你住在自行车道和往返车道良好的地区，而且又不在乎自行车如何换挡变速——只要它能在恰当的时间让你获得恰当的速度——那么这种系统会适合你。如果你是在曼哈顿骑车，有了这种系统，换挡就会成为最不需要你关心的事情了。