輸送費

輸送エネルギーコスト（COT）は、動物、人間、車両、および／または荷物をある場所から別の場所へ輸送する際のエネルギー効率を定量化したものである。

分野や文脈によって、異なる単位またはその逆数が使用されています。たとえば、SI 単位での移動距離および輸送質量あたりのエネルギー消費量は、ジュール毎メートルおよび毎キログラム、またはその逆数がエネルギー効率です。J/(kg m) の消費量は、加速度と同じ m/s² の次元に縮小できます。^{[ 1 ]}したがって、エネルギー消費量が輸送質量あたりではなく重量あたりで定義される場合、質量にgを掛けると、結果として得られる無次元量により、異なる動物や輸送モードを比較できます。人間の歩行の比較から、時間の経過に伴う列車の効率の変化の観察まで、幅広い用途があります。

計算方法は2通りあり、どちらも以下の定義に示されています。

${\displaystyle \mathrm {COT} \triangleq {\frac {E}{mgd}}={\frac {P}{mgv}}}$

どこ${\displaystyle E}$はシステムへのエネルギー入力であり、質量を持つ。${\displaystyle m}$システムを一定の距離だけ移動させるために使用される${\displaystyle d}$、 そして${\displaystyle g}$標準重力です。あるいは、システムへの電力入力を使用することもできます。${\displaystyle P}$システムを一定速度で移動させるために使用される${\displaystyle v}$輸送コストは無次元量である。

これは、比牽引力または比抵抗とも呼ばれます（フォン・カルマン・ガブリエリ図を参照）。エネルギーが代謝プロセスから得られる場合（つまり、人間や動物の場合）、これはしばしば輸送の代謝コストと呼ばれ、酸素消費量の観点から好気性コストとして測定されます。これは、特に泳ぐ動物では、これが測定する唯一の方法であることが多いためです。^{[ 2 ]}

人間は、 1～1.5メートル/秒（2.2～3.4マイル/時）の速度で歩くときに、移動コストが最も低くなります。この場合、消費カロリーは0.8 kcal/(kg km)、最低でも3.3 kJ/(kg km)です。したがって、体重70 kgの人が1 m/sで歩くと、代謝エネルギーは231 Wとなり、無次元の移動コストは約0.34になります。 

人間のランニングエネルギーとランニングエコノミーは、主にスポーツの文脈で研究されています。COTの推定値は様々ですが、約1～3.5m/sのランニング速度に対してほぼ独立していることが示されています。約3.9 J/(kg m) ^{[ 3 ]}または1 kcal/(kg km) (約4.184 J/(kg m)) ^{[ 4 ] 。}

人間の運動能力は、トレッドミルや計測機器付き自転車などを用いて機械的に測定し、想定される筋効率（例えば25%）を用いて換算することもできる。この場合、追加の（正味の）代謝コストのみが計算される。これにより、運転者、乗員、乗客の基礎代謝が考慮されない自動車のCOTと比較することが可能となる。