自行車是很簡單的機械結構體，古典的車架透過幾根鋼管材配合 LUG 就可以組成車架，從側面看，接近平行四邊形，前半段、後半段被中管分成前後兩個三角形。
近代，隨著焊接技術和碳纖維的技術愈來愈進步之後，自行車的車架也開始有突破性的發展。在車架的形狀和支撐上可以呈現出的設計又完全不同了。於是近年來有些車架的設計未必是平行四邊形，仔細看管材也不是“管狀”，是菱形、方形、或扁型的水滴刀狀。
這些組成車架的管材，各自都有不同的功能，同時也會影響車架的『特性』，儘管碳纖維的製程已經讓管材從 9根管材變成 1 個零件，但是每個區域都還是有其主要功能。
在介紹車架細部的前提之下，就以最簡單的概念來介紹以避免太複雜。車架雖然說“近似平行四邊形”，但拆開來看，其實就是前、後半段兩個三角幾何的組成。
頭管(Head Tube)
頭管位在車架的最前端，承接『轉向系統』，直接連結豎桿(sterm)和前叉(fork)。頭管的長度，在車架幾何上傾斜的角度、位置的高度，會直接的影響自行車操控的特性。頭管愈短或是相對車架位置愈低，對於車的控制會更直接，當騎士在轉動把手的時候，會感受到反應靈敏。相對的頭管愈長，當車手與車輪的距離愈長，自行車的控制會相對不穩定。
頭管位置 (圖片來源：捷安特臺灣)
而頭管的傾斜角度（角度 B）則是會影響車輪的循跡（trail）。Trail 是前輪組中心垂直線與頭管角度形成的夾角，輪組垂直線的落點一定會在頭管角度延伸線的後方，Trail 是維持車輪直線穩定前進的要素。
當然，前叉設計的前彎角度（fork offset）也會影響 Trail 的長度。Trail 的長度相對就是騎士在操控自行車的當下，實際可以控制的範圍。若是 Trail 的範圍比較短，穩定性相對低，高速時就容易有虛迷（shimmy effect）效應的產生。（現在的車架設計，都不應該出現虛迷效應，若還是有虛迷的狀況出現，請先確認車首總成是否有鬆脫？）
(圖片來源：CYCLINGABOUT)
Shimmy 效應（影片來源：YouTube）
頭管因為是連結轉向系統的重要環節，能否穩定的控制自行車，儼然是很重要的事情，畢竟自行車的速度還是很快，若轉向不夠穩定或是無法跟隨騎士的操控動作，那會是一場悲劇。
因此頭管內徑愈做愈大，就像有個大方向盤一樣，轉動起來會相對穩定。從早期鋼管車為 1 吋，到現在碳纖維車架使用的 1 1/8″(28.6mm)，1 1/4″(31.8mm)，或是像 GIANT 和 CANYON 特規的錐形頭管 Over Drive 1（上方 1 1/8″，下方1 1/4″）、Over Drive 2（上 1 1/4″，下 1 1/2″），都是為了讓騎士在高速騎乘的時候，轉動可以更加穩定的設計。
近年來，也可以看到像是 Argon 18 頭管的 3D 設計或是 Basso 將頭管包覆到車架內部，設計上蓋包覆，甚至為更好的空氣力學，頭管透過碳纖疊層變成有收腰形狀的管型，這都是因為競賽而產生的設計，讓選手在車架上面的姿態可以有更多的調整空間。
上管(Top Tube)
上管應該是自行車架演變史的一個重點。早期車架都是使用『水平』的安置，但在 1995 年 GIANT 設計第一支向後下方傾斜的上管，產生更短的後上叉和後下叉設計的車架，全球第一支壓縮公路車架（Compact Frame）誕生之後，隨後愈來愈多車廠也開始跟進設計壓縮的車架款式。上管往下放意味著更小的形狀幾何，重量自然也會更輕。車架的形狀也從平行四邊形轉變成『鑽石型』的樣貌。
壓縮上管（圖片來源：捷安特臺灣）
上管和頭管在車架的設計是很重要的第一步驟，因為上管的長度、水平、壓縮、搭配頭管的長度，會決定自行車騎乘者的角度姿態。上管同樣也是決定車架大小的重要部位，水平車架的尺寸都會用公分做區隔，壓縮車架則是使用 XS，S，M，L，因為水平壓縮之後，虛擬上管長度原則上只是參考，壓縮車架會考慮 Reach 和 Stack 這兩個數據，各車廠也會規劃出車架尺寸相對應的身高容許表。因為各家車廠上管、頭管設計各有自己的一套，在選擇車架尺寸的時候，最好的方法就是先尋找專業的 Fitter 確認騎乘姿態之後，再行購買。
Reach 和 Stack的位置！（圖片來源：修改自捷安特臺灣）
上管到底是水平好，還是壓縮好？沒有絕對，因為各有各的特性，壓縮車架之所以如此設計，當然是為了讓踩踏力量集中，也讓車架在踩踏過程中產生的扭轉形變更小，因此在騎乘山路的時候，壓縮車架的效益的確是比水平設計好；但水平車架在平路巡航的表現相對也不差。而各車廠也都嘗試將水平車架和壓縮車架的特性結合。
下管(Down Tube)
下管在車架的構造當中，同時必須承受兩方面的力量，一個是來自車首總成的拉動力量，加速踩踏或抽車的時候，上半身手拉動車把手的動作，另一個是來自五通，雙腳踩踏造成的力量差異，當上下同時動作，抽車加速前進的時候，會形成扭轉（torsion）力矩，對下管造成型變。同樣的，有型變就會造成力量被吸收，碳纖維可以隨意造型的特點成為減少變形量的最佳解答，下管開始出現＂粗壯的＂圓形、菱形或是梯形；另外像是計時車種，下管就開始設計成薄、扁的形狀。
13年的Cerverlo P5 扁平的下管形狀（圖片來源：TRIRIG.com）
五通(Bottom Bracket)
五通位於車架最底部位置，連結中管、下管、兩根後下叉、加上管件本身的連結，暱稱五通，正確名稱應該是稱為底部托架管，最主要的功能就是曲柄的承接座。由於這個部位會直接承受踩踏的力量，當然也會因為踩踏而產生形變，
為了減低形變量，各車廠針對五通的設計方向也就朝向愈來愈『寬、大』，像 GIANT 針對五通部位就使用 POWER CORE，Ceverlo 為了放大五通的寬度和長度，同時讓連結的管件也可以加粗，設計 BB right 的規格。
從牙紋式、Trek 研發的 BB90、PF86、Cannondale 和 FSA 合作研發的 BB30、PF30、Ceverlo 研發的 BB right 到最近 FSA BB386 的規格，市面上的五通規格演變出非常多種形式。不同的五通規格，踩踏的回饋感受當然也就不一樣，也可以發現五通部位是整台自行車架在技術研發上最複雜的區塊。
GIANT POWER CORE／Ceverlo BBright（圖片來源：CyclingNews／Pelonton Magazine）
後下叉(Chain Stay)
後下叉的長度和形狀就是影響車架騎乘調性最重要的地方；後下叉無論車架的大小從 XS-ML，這個部位是唯一尺寸長度沒有異動的位置。
自行車架是很簡單的結構體，在踩踏的時候，實際上會有扭轉變形，無論鋼管、鋁合金、鈦合金、碳纖維材質車架。尤其傳動測在單邊，每次踩踏的時候，從正面的方向往後看，就可以發現其實車架會因為踩踏而扭轉。所以車廠在進行設計的時候，後下叉的形狀、長度就變得很重要。後下叉的長度愈短，踩踏反應的回饋就相對快；愈長，踩踏反應稍慢，但是比較長的長度相對會有比較好的吸震效果。隨著車架設計的取向不同，就會有不同的長度設計。
眾所皆知的古典賽：法國巴黎－魯貝，石板路的賽道堪稱經典路況，幾個小時的連續震動路況，利用比較長的後下叉設計，減震效果會相對好，輪胎的循跡性也會提高；不過像是公路賽，後下叉當然就訴求短且粗壯的設計。
BMC Road Machine、GIANT DEFY 等訴求長距離，並且在騎乘過程中必須要迎合多種路況像是碎石路、石板路、產業道路、磚道之類的的巡航車，後下叉的長度規格就加長到 420mm，讓巡航穩定性提高和吸震性提高許多，相對的車軸距也就跟著拉長。
後上叉(Seat Stay)
後上叉的功能最主要就是在於吸收車架從地面傳來的震動，透過後上叉的形狀和車架前三角的接點，利用力學的原理吸收震動。所以車架的後上叉設計常見下列幾種：
- 鋁合金的車，通常會有一些管材彎曲的設計
- 碳纖維的車架會在後上叉接近中管處的小三角處做補滿包覆，或是將後上叉與上管在中管處互相做連結。
- 後上叉與中管連接位置下移，與上管有落差，利用剪力作為吸震的方式
與上管的空間落差、利用剪力吸震（圖片來源：GIANT）
稍微彎曲的後上叉（圖片來源：KANEBIKE）
編譯參考資料：
- Alee. (2013). Understanding Bicycle Frame Geometry. Retrieved from http://www.cyclingabout.com/understanding-bicycle-frame-geometry/
- Greenacre, S. (2015). 2016 Giant TCR – details and ride impressions. Retrieved from http://www.cyclingnews.com/news/2016-giant-tcr-details-and-ride-impressions/
- Inc., T. B. F. (2016). BIKECAD. Retrieved from https://www.bikecad.ca/archive
- Magazine, P. (2014). Cervelo S5 VWD. Retrieved from http://pelotonmagazine.com/gear/cervelo-s5-vwd/
- RCUK. (2016). Buyer’s guide: bicycle geometry. Retrieved from https://roadcyclinguk.com/gear/buyers-guide-bicycle-geometry.html
- Salazar, N. (2013). Review: Cervelo P5 Frameset. Retrieved from http://www.tririg.com/galleries.php?id=2013_02_Cervelo_P5_Frameset&num=12
- 捷安特. (2014). 2014 捷安特臺灣型錄. In 捷安特股份有限公司 (Ed.). 臺灣: 捷安特.
