自転車速度計算機

30 kmを1時間12分で走れば、平均時速は25.0 kmです

自転車の平均速度は、走った距離をかかった時間で割って求めます。30 kmを1時間12分、つまり1.2時間で走ったなら、30 ÷ 1.2 = 時速25.0 kmです。1 kmごとに2分24秒かかった計算になります。同じ式を入れ替えれば、距離 ÷ 速度で所要時間が、速度 × 時間で走れる距離が出ます。上の計算機では、三つのうち求めたい値を選ぶと、残り二つを入れるだけですぐに答えが表示されます。

この計算機は速度を出して終わりではありません。体重、自転車の重さ、乗車姿勢、路面、勾配、風を入れると、その速度を保つのに必要なペダルパワーを空気抵抗・転がり抵抗・上り坂・駆動ロスに分けて示し、消費カロリーも一緒に表示します。たとえば体重70 kgの人が10 kgの自転車に乗り、ブラケット（ブレーキレバー）を握った姿勢で、無風のアスファルトの平地を時速25 kmで走ると、必要なのは約99 Wです。パワーメーターをお使いなら、逆に「パワーから速度」にその数値を入れて、今の条件で出せる平均速度を確かめられます。さらにギア・ケイデンスの欄では、その速度をどのギアの何rpmで出しているのかまでたどれます。

何のために計算し、どんな場面で役立つのか

• 通勤・通学の時間を見積もるとき：12 kmの道を時速18 kmで走れば40分です。信号待ちまで含めた「家から職場まで」の平均は、サイクルコンピューターが表示する走行中の平均より低くなります。前回実際にかかった時間から平均速度を出しておくと、次の予定が立てやすくなります。
• ロングライドの計画を立てるとき：100 kmを平均時速25 kmで走れば4時間です。ところが同じパワーのまま3%の上りに入ると、速度はほぼ半分まで落ちます。勾配別の比較表で区間ごとに時間を割り振れば、補給の場所や帰着時刻を決めやすくなります。
• ギアを選ぶとき：平地を時速25 kmで走るのに、50T × 17Tなら67 rpmで足りますが、34T × 17Tでは99 rpmまで回す必要があります。ギア表でいつものケイデンスの列を追えば、どのギアが合うかが見えてきます。
• パワーメーターの数値を読むとき：150 Wが平地なら時速29.5 km、向かい風15 km/hなら21.1 kmに相当すると知っていれば、同じ記録でもその日の条件を差し引いて比べられます。
• 電動アシスト自転車に乗るとき：日本の基準では、アシストは時速24 kmで完全に切れます（下の「よくある間違い」を参照）。それより速く走る区間で自分の脚だけにどれだけの負担がかかるかを事前に見ておけば、バッテリーと体力の配分を考えやすくなります。

計算方法

1. 求める値を選ぶ：平均速度（距離と時間を入力）、所要時間（距離と速度）、走れる距離（時間と速度）、パワーから速度（ペダルパワー、距離は任意）の四つから一つを選びます。計算はすべてkmと秒で行い、画面に出す値だけを丸めます。
2. 基本の三つの式：速度（km/h）= 距離（km）÷ 時間（h）、時間 = 距離 ÷ 速度、距離 = 速度 × 時間です。1 kmあたりの時間は3,600 ÷ 速度（秒）、m/sはkm/h ÷ 3.6、mphはkm/h ÷ 1.609344で換算します。
3. 必要パワー：ロードサイクリングのパワーモデル（Martinほか、1998年）をそのまま使います。車輪から路面に伝わるパワー =（空気抵抗力 + 転がり抵抗力 + 重力）× 対地速度です。空気抵抗力 = ½ × 空気密度1.225 kg/m³ × CdA ×（速度 + 向かい風）²、転がり抵抗力 = Crr × 総重量 × 9.80665 × cosθ、重力 = 総重量 × 9.80665 × sinθ（θ = atan(勾配% ÷ 100)）です。ペダルパワーは、車輪のパワーを駆動効率97.6%で割った値になります。姿勢ごとのCdA（空気抵抗面積、m²）と路面ごとのCrr（転がり抵抗係数）は代表値で決めており、車輪の回転慣性や加速・減速は含めていません。
4. パワーから速度：上の式は速度の3次式なので、パワーを与えて速度を直接解くことはできません。そこで0〜180 km/hの範囲で、ペダルパワーが目標と等しくなる速度を数値計算で探します。下り坂や強い追い風のようにペダルをこがなくても速度が出る条件では、必要パワーを0とし、代わりに「ペダルなしで出る速度」を表示します。
5. 消費カロリー：ペダル仕事量（kJ）= パワー（W）× 時間（秒）÷ 1000です。人の筋肉の効率は約24%（18〜26%）、1 kcal = 4.184 kJなので、kJ ÷ 4.184 ÷ 0.24 ≈ kJ × 1.0となり、消費kcalはペダル仕事量のkJとほぼ同じ数になります。この効率は安静時代謝を含む総効率なので、結果は走行中の総消費量の目安です。
6. ギア・ケイデンス：ギア比 = フロントチェーンリングの歯数 ÷ リアスプロケットの歯数、ギア展開（m）= ギア比 × ホイール周長（mm）÷ 1000、ギアインチ = ギア比 × 周長 ÷ π ÷ 25.4、速度（km/h）= ケイデンス（rpm）× ギア展開 × 60 ÷ 1000です。周長の一覧はCatEyeのタイヤ周長表（2015年）の値です。一覧にない規格はISOの式 π ×（ビード径 + 2 × タイヤ幅）で概算し、直接入力に入れてください。

基本条件：以下の表と例は、体重70 kg + 自転車・荷物10 kg、ブラケット姿勢、アスファルト、平地、無風の条件で計算しています。計算機で条件を変えると値も変わります。

距離・時間別の平均速度と必要パワー

速度が上がるほど必要パワーが急に増えるのは、空気抵抗に使われるパワーが速度の3乗に比例するためです。時速25 kmで99 Wだったものが、時速40 kmでは337 Wと3.4倍になり、そのうち空気抵抗の割合は85%に達します。反対に、時速18〜20 kmの通勤ペースなら50 W前後で足りるので、長く続けるのも難しくありません。

ギア表：50/34T × 11-28T、90 rpm、700×25C

ギア表は、同じケイデンスでギアごとに出る理論速度をまとめたものです。下の表は、ロードバイクで最も一般的なコンパクトクランク（50/34T）と11-28Tのカセットを、700×25Cのタイヤ（周長2,105 mm）と組み合わせ、90 rpmで回したときの値です。計算機のギア表は入力した構成に合わせて描き直され、今使っているギアのマスが強調されます。

最も重い50T × 11T（ギア比4.55）は90 rpmで時速51.7 km、最も軽い34T × 28T（ギア比1.21）は13.8 kmで、差は3.7倍です。平地を時速25 kmで巡航するなら、50T × 17Tで67 rpm、34T × 15Tで87 rpm前後になります。80〜100 rpmが楽だと感じる人は、リアを1〜2段ずつ変えながら合わせていくことになるでしょう。

同じ150 Wで姿勢・路面・勾配・風が変わると

パワーメーターで150 Wを保って走るとき、条件ごとの平均速度と30 kmの所要時間を比べました。基本条件から一つずつだけ変えています。

平地では姿勢が速度を大きく左右しますが、6%の上りでは空気抵抗の割合が小さくなり、姿勢よりも総重量で速度が決まります。風は対地速度ではなく「速度 + 向かい風」の2乗で効いてきます。そのため向かい風15 km/hで時速8 kmほど失う一方、同じ強さの追い風で得られるのは時速10 km程度です。往復コースでは、無風のときより平均が遅くなるのはこのためです。

よくある間違い

• 走行平均と全体の平均を混同する：サイクルコンピューターやアプリの「平均速度」は、止まっていた時間を除いた走行中の平均であることが多いです。出発から到着までの時間で割った値はそれより低くなるので、待ち合わせの時刻を決めるときは全体の時間を入れましょう。
• 周長の欄に直径を入れる：ギア展開や速度は周長（1回転で進む距離）から求めます。700Cホイールの周長は2.1 m前後で、直径は0.67 mほどです。周長が1%ずれると、速度も1%ずれます。
• ギアインチとギア展開を同じものと考える：ギアインチは「この直径の車輪にペダルを直接付けたのと同じ」という昔ながらの単位（インチ）で、ギア展開はペダル1回転で進む距離（m）です。どちらもギアの重さを表しますが、数値は異なります。
• ケイデンスを車輪の回転数と取り違える：ケイデンスはペダル（クランク）が1分間に回る回数です。車輪の回転数は、これにギア比を掛けた値になります。
• 勾配を角度で入れる：勾配%は水平に100 m進む間に何m上るかを表します。3%は約1.7°、10%は約5.7°です。地図アプリが示す「平均勾配」は急な所と緩い所をならした値なので、体感より緩やかに出ることがあります。
• 横風を向かい風として入れる：この計算機が扱うのは進行方向の成分だけです。横から吹く風は、向きがはっきりしなければ0にして比べるほうが無難です。
• 電動アシストの上限を知らない：道路交通法施行規則第1条の3は、電動アシスト自転車（駆動補助機付自転車）の基準として、時速10 km未満ではアシストの力が人の力の2倍まで、そこから速度が上がるにつれて小さくなり、時速24 km以上ではアシストが加わらないことを定めています。24 km/hを超える区間は自分の脚だけで走ることになるので、スピードメーターの表示線より上は人が出すパワーとして計算してください。

限界と注意点

• 必要パワーと「パワーから速度」は、一定速度で走ることを前提にしたモデル値です。信号待ち後の加速、コーナー、ドラフティング（前の人の後ろに付くこと）、タイヤの空気圧、濡れた路面、服装は反映していません。パワーメーターの記録と10〜20%ずれることも珍しくありません。
• 姿勢ごとのCdAと路面ごとのCrrは代表値です。ドロップ姿勢の0.32 m²は風洞測定（Nonweiler 1956：0.311 m²、Barryほか 2015：0.325 m²）の中間の値で、ブラケット0.34、アップライト0.40、DHバー0.27、MTBの直立姿勢0.50はそれを基準に置いた仮定値です。アスファルトの0.005は高圧ロードタイヤのローラー測定範囲（0.0022〜0.0050）の上限側で、コンクリート0.006、砂利0.012、土の道0.020は仮定値です。同じ姿勢でも体格・服・ホイール・ヘルメットによってCdAは0.05 m²以上変わり、タイヤや空気圧によってCrrも2倍近く変わります。自分の値がわかっている場合は、姿勢と路面を「直接入力」に切り替えて入れてください。
• 空気密度は海面15℃の1.225 kg/m³で固定しています。高地や暑い日は密度が低いため同じパワーで少し速く、寒い日はその逆になります。
• 消費カロリーは筋肉の効率を24%と仮定した概算で、安静時代謝を含む走行中の総消費量の目安で、風・寒さで失う熱は含みません。食事や減量計画の根拠にするより、ライド同士を比べる目安として使ってください。
• ギア表の速度は理論値です。チェーンが大きく斜めになる組み合わせ（大きいチェーンリング × 大きいスプロケット、小 × 小）は摩耗とロスが大きいため、実際には避けるのが一般的です。
• 入力した値はサーバーに送信されず、リンクをコピーしたときだけURLの末尾に付きます。走行中は画面を操作せず、安全な場所に止まってから変更してください。

出典

• 01Martin JC, Milliken DL, Cobb JE, McFadden KL, Coggan AR. Validation of a Mathematical Model for Road Cycling Power. J Appl Biomech 14(3):276–291, 1998空気抵抗・転がり抵抗・重力・駆動ロスからなるパワーモデル、実測値との標準誤差2.7 W（PMID 28121252）
• 02Malizia F, Blocken B. Bicycle aerodynamics: History, state-of-the-art and future perspectives. J Wind Eng Ind Aerodyn 200:104134, 2020Table 2 ドロップ姿勢の風洞測定（Nonweiler 1956 A 0.334 m²・k 0.571、Barryほか 2015 A 0.472 m²・k 0.422 → CdA 0.31〜0.33 m²）、Table 1 転がり抵抗係数（Wilson 2004 平均0.008、Bourlet 1894 道路0.009・トラック0.004）、Kyle 1989 クリップオンバーで13.7〜15.5%減
• 03CatEye: Tire Circumference Chart (2015-11-06, PDF)700×23C 2,096mm・25C 2,105・28C 2,136・32C 2,155・38C 2,180・29×2.1 2,288・27.5×2.1 2,148・26×1.95 2,050・20×1.75 1,515・16×1.5 1,185mm
• 04道路交通法施行規則 第1条の3（人の力を補うため原動機を用いる自転車の基準）— e-Gov法令検索第1号ロ：10 km/h未満でアシスト比率2以下、10〜24 km/hで速度に応じて減少。第1号ハ：24 km/h以上ではアシストの力が加わらない
• 05ISO 2533:1975 Standard Atmosphere海面15℃の空気密度1.225 kg/m³
• 06Rolling resistance — rolling resistance coefficient examples高圧自転車タイヤのローラー測定 Crr 0.0022〜0.0050（biketechreviewの資料を引用）
• 07Bicycle performance — energy efficiency, drivetrain筋肉の効率18〜26%、チェーン駆動のロス1〜7%（Wilson & Papadopoulos『Bicycling Science』を引用）
• 08Crouch TN, Burton D, LaBry ZA, Blair KB. Riding against the wind: a review of competition cycling aerodynamics. Sports Engineering 20:81–110, 2017Table 4 風洞測定のCdA：アップライト（ステム・ブラケット持ち含む）0.27～0.36m²、ドロップ 0.24～0.33m²、TT 0.21～0.30m²、アップライト→ドロップで15～20%減
• 09TrainingPeaks: Predicting and Measuring Kilojoules人の効率20～25%と1kcal = 4.184kJが打ち消し合い、ペダルのkJと消費kcalはほぼ1:1

よくある質問

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