Optimierung der Rennstrategie im Motorsport: Die Macht des Undercuts und Overcuts

Wir denken oft, dass der Erfolg eines Formel-1-Autos während eines Rennens auf den Fahrer, die Pferdestärken oder die Aerodynamik zurückzuführen ist, doch die Strategie (Under- und Overcut) kann einen viel entscheidenderen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Schließlich spielt es keine Rolle, wie schnell Ihr Auto ist, wenn eine schlechte Boxenstopp-Strategie Sie ans Ende des Feldes bringt. 

Die Strategie des Unter- und Überholens hat in den letzten Jahrzehnten eine immer wichtigere Rolle gespielt, da sich die Teams und ihre Technologien weiterentwickeln und die Leistungsunterschiede zwischen den Autos immer geringer werden. Bei ähnlichem Tempo und ähnlicher Leistung auf der Strecke kann eine gute strategische Entscheidung manchmal die einzige Karte sein, die Teams ausspielen können, um die Konkurrenz zu überholen.

Rennstrategie in der Vergangenheit 

Vor 2010 erlaubte das Reglement das Nachtanken, was bedeutete, dass der Unterschied in der Rundenzeit zwischen einem fast leeren Auto und einem schweren, vollgetankten Auto etwa 1,5 Sekunden betrug. Obwohl die Leistung eines neuen Reifensatzes diesen Rückstand verringern konnte, war es schwierig, diesen Nachteil vollständig auszugleichen. Bei der Festlegung der optimalen Rennstrategie wurde daher der Kraftstoff zur wichtigsten Variable.  

Nach dem Verbot des Nachtankens war jedoch die Reifenleistung wieder der wichtigste strategische Faktor. Daher konzentrierten sich die Teams auf das Management des Reifenabbaus und versuchten, Unter- und Überschneidungsszenarien zu entwickeln, um ihre Konkurrenten zu überholen. 

Die Leistung von Reifen verstehen

Um zu verstehen, wie Unterschneidungen und Überschneidungen funktionieren, müssen wir zunächst das Verhalten von Reifen verstehen.

Das Gummi der heutigen Formel-1-Reifen wird stark von Temperatur und Hysterese beeinflusst, so dass die Rundenzeit, die ein Auto erreichen kann, je nach Lebensphase des Reifens stark variiert. 

• Erfahren Sie mehr über das Verhalten und die Abnutzung von Reifen

Es gibt im Wesentlichen drei Hauptphasen der Reifenleistung während eines Stints: Aufwärmen, Stabilisierung und Abbau. Die Menge an Grip, die der Reifen in jeder dieser Phasen erzeugt, variiert je nach der Steifigkeit der Mischung (weich, mittel oder hart). Die nachstehende Grafik veranschaulicht den typischen Rundenzeitunterschied zwischen einer weichen, mittleren und harten Mischung während eines Stints.

• Die Weiche Mischung erwärmt sich am schnellsten und hat daher die schnellste Anfangszeit. Da der weichere Gummi jedoch zu überhitzen beginnt und dadurch verschleißt, nimmt seine Leistung gegen Ende des Stints deutlich ab. 
• Die Harte Mischung baut die Temperatur langsamer auf und braucht daher länger zum Aufwärmen, weshalb sie in Runde 1 0,5 Sekunden langsamer ist als die weiche Mischung. Die härtere Mischung ist jedoch widerstandsfähiger gegen Überhitzung und leidet weniger unter Verschleiß. Sie hält die Leistung länger aufrecht und ist in Runde 30 0,7 Sekunden schneller als die weiche Mischung.
• Die Medium Die mittlere Mischung liegt in Bezug auf die Leistung oft zwischen der harten und der weichen Mischung. Allerdings lässt sich diese Mischung manchmal nur schwer aufwärmen und ist daher zu Beginn des Stints viel langsamer als die harte und die weiche Mischung.

Der Rundenzeitunterschied zwischen alten und neuen Reifen sowie die unterschiedlichen Mischungen während der Aufwärmphase (gelb) und der Abbauphase (violett) bieten den Teams die Möglichkeit, die Konkurrenz zu unter- oder überbieten.

Was ist ein Unterschnitt?

F1 Unterschnitt erklärt

Beim Undercut handelt es sich um eine Rennstrategie, bei der ein Fahrer früher an die Box kommt als sein Konkurrent, um sich durch die Verwendung frischerer Reifen einen Vorteil zu verschaffen. Der Schlüssel zu dieser Strategie liegt in drei kritischen Phasen: die Überrundung, der Boxenstopp und die Überrundung. Die während dieser Abfolge verlorene oder gewonnene Gesamtzeit kann zu einem erfolgreichen Überholmanöver führen, da der Fahrer, der an die Box kommt, mit frischen Reifen eine schnellere Rundenzeit fahren kann als ein Konkurrent mit älteren, langsameren Reifen.

In einem Undercut-Szenario muss Fahrer A zuerst an die Box und verliert dort Zeit (etwa 20 Sekunden), aber sobald er mit frischen Reifen auf die Strecke zurückkehrt, kann er eine viel schnellere Outlap absolvieren. In der Zwischenzeit fährt Fahrer B, der mit abgefahrenen Reifen auf der Strecke geblieben ist, eine langsamere Inlap, bevor er schließlich an die Box kommt. Zu dem Zeitpunkt, an dem Fahrer B seinen Stopp absolviert, hat Fahrer A den Geschwindigkeitsvorteil der frischeren Reifen bereits genutzt, um seine Position zu verbessern und Fahrer B zu überholen.

Der Undercut ist besonders effektiv auf Strecken mit hohem Reifenverschleiß oder thermischer Degradation, wo frische Reifen sofort eine bessere Leistung bieten. Diese Strategie macht sich die Tatsache zunutze, dass ältere Reifen deutlich abbauen und das Tempo des Autos verlangsamen. Wenn das Timing perfekt ist, kann der Undercut einem Fahrer helfen, seinen Rivalen zu überholen, indem er den Grip und die Geschwindigkeit der neuen Reifen ausnutzt.

Schlüsselfaktoren für einen erfolgreichen Undercut:

• Leistung der Reifen: Frischere Reifen bieten eine bessere Haftung und eine höhere Geschwindigkeit, was dem Fahrer beim Boxenstopp einen erheblichen Vorteil verschafft. Das richtige Timing des Boxenstopps ist entscheidend, um das Beste aus den neuen Reifen herauszuholen.
• Freier Raum auf der Strecke: Damit der Undercut funktioniert, muss der Fahrer genügend Platz auf der Strecke haben, um die frischen Reifen zu nutzen, ohne durch den Verkehr gebremst zu werden. Ein verkehrsfreies Fenster erlaubt es dem Fahrer, aggressiv zu fahren.
• Effizienz beim Boxenstopp: Ein reibungsloser, schneller Boxenstopp ist unerlässlich. Verzögerungen in der Boxengasse können den Vorteil frischerer Reifen zunichte machen, daher ist eine möglichst kurze Boxenzeit der Schlüssel zu einem erfolgreichen Undercut.
• Streckenbedingungen: Strecken mit hohem Reifenverschleiß begünstigen den Undercut, da neue Reifen einen klaren Geschwindigkeitsvorteil bieten. Außerdem spielen Faktoren wie die Aufwärmphase der Reifen (oder deren Fehlen) und die Luftverhältnisse eine entscheidende Rolle.
• Andere Variablen: Unvorhersehbare Ereignisse wie gelbe Flaggen, Safety Cars oder virtuelle Safety Cars können den Erfolg eines Undercuts beeinflussen. Die Strategie ist am effektivsten, wenn keine solchen Unterbrechungen auftreten.

Was ist ein Überschnitt?

F1 Überschnitt erklärt

Der Overcut ist eine Rennstrategie, bei der ein Fahrer länger auf der Strecke bleibt als sein Konkurrent, der früher an die Box kommt. Das Ziel ist es, die sauberere Luft und die geringere Kraftstoffmenge (da der Kraftstoff verbraucht wird) zu nutzen, um schnellere Rundenzeiten zu erzielen, während der Konkurrent an der Box ist, und schließlich die Position zu gewinnen, sobald der Fahrer mit dem Overcut seinen Stopp macht. Nach dem Boxenstopp kann der Fahrer, der draußen geblieben ist (Fahrer A), oft vor dem Fahrer liegen, der früher an die Box gekommen ist (Fahrer B), da er den in diesen Runden entstandenen Leistungsunterschied ausnutzt.

Ein Schlüsselfaktor bei der Overcut-Strategie ist, dass Fahrer B, der zuerst an der Box war, Probleme mit dem Aufwärmen der Reifen haben kann, insbesondere wenn er auf eine härtere Mischung wechselt, die länger braucht, um die optimale Temperatur zu erreichen. Im Gegensatz dazu wird Fahrer A oft angewiesen, auf abgenutzten Reifen hart zu pushen und die Leistung des Autos in sauberer Luft zu maximieren, um einen Zeitvorteil zu erzielen. Wenn Fahrer A nach mehreren Runden an die Box kommt, kann er vor Fahrer B wieder auf die Strecke gehen und den Overcut erfolgreich durchführen.

Schlüsselfaktoren für einen erfolgreichen Überschnitt:

• Reifenmanagement: Der Fahrer, der draußen bleibt (Fahrer A), muss mit abgenutzten Reifen konkurrenzfähige Rundenzeiten erzielen und in diesen entscheidenden Runden die maximale Leistung abrufen.
• Streckenbedingungen: Auf Strecken mit geringer Haftung oder geringem Verschleiß oder bei nassen Bedingungen, auf denen es mehrere Überrundungen braucht, um die Reifen auf Temperatur zu bringen, sind Überrundungen üblich. Die sauberere Luft und das leichtere Auto können zu schnelleren Runden führen.
• Die Leistung des Konkurrenten: Wenn Fahrer B mit frischen Reifen in den Verkehr gerät oder Probleme mit dem Aufwärmen der Reifen hat, verschafft dies Fahrer A einen Vorteil. Ebenso kann ein Overcut effektiv sein, wenn ein erheblicher Leistungsunterschied zwischen den Fahrzeugen besteht, bei dem das schnellere Auto die saubere Luft nach dem Boxenstopp des Rivalen nutzen kann.

Wenn man sich diese Faktoren zunutze macht, kann der Overcut eine wirkungsvolle Strategie sein, um die Position auf der Strecke zu verbessern, insbesondere wenn die Reifenleistung oder die Verkehrsbedingungen eine entscheidende Rolle spielen.

Ein Unterschnitt in Aktion

Das Überholen eines Gegners während eines Rennens ist ein echter Triumph, doch das volle Ergebnis eines strategischen Unter- oder Überholvorgangs zeigt sich erst am Ende des Rennens. 

Der Große Preis von Bahrain 2021 veranschaulicht dies sehr gut. Das Layout von Sakhir ist hart für die Hinterreifen und bietet daher eine gute Gelegenheit zum Unterbieten. Hamilton verlor die Führung in Runde 1 an Verstappen und Mercedes änderte sofort seine Strategie. Beim ersten Boxenstopp (1) unterbot Mercedes den Red Bull um 4 Runden, was Hamilton ermöglichte, Verstappen in Runde 18 zu überholen. 

Hamilton konnte dann einen Vorsprung von 7 Sekunden vor Verstappen aufbauen und absolvierte in Runde 28 einen zweiten Boxenstopp (2). Um den Undercut zu überwinden, entschied sich Red Bull jedoch, Verstappens Reifenlebensdauer um weitere 11 Runden zu verlängern, um einen Reifenaltersunterschied aufzubauen. Folglich holt Verstappen nach seinem Boxenstopp schnell Hamilton ein und kämpft um die Führung. Obwohl Verstappen strategisch gesehen hätte gewinnen müssen, wurde er nach einem missglückten Überholmanöver nur Zweiter.

Die Macht eines effektiven Überschnitts

Die engen Straßen von Monaco machen diesen Grand Prix zu einem Rennen, das von Verkehr und Reifenschonung geprägt ist. Boxenstopps sind unerwünscht, da es selbst für ein schnelles Auto mit einem Reifenvorteil schwierig ist, sich einen Weg durch das Feld zu bahnen. 

Im Jahr 2021 folgte Hamilton aufgrund einer schlechten Startposition im ersten Stint Gasly. Als die Reifen ausgingen, löste Hamilton die erste Boxenstopp-Phase (1) aus, aber Gasly blieb noch eine Runde draußen und überholte Hamilton, um im langsameren Alpha Tauri vorne zu bleiben. 

Vettel bleibt eine weitere Runde draußen und überholt sowohl Hamilton als auch Gasly, während Perez mit einem großen Leistungsvorsprung des Autos zwei weitere Runden draußen bleibt (2) und alle drei Fahrer überholt. Dieses Manöver bringt Perez von 5 Sekunden Rückstand auf Hamilton auf über 5 Sekunden Vorsprung. Am Ende kommt Hamilton nicht mehr an Gasly vorbei und stoppt schließlich in Runde 66 für einen Versuch einer schnellsten Runde (3).

Wann sollte man im Motorsport den Unterschnitt und wann den Überschnitt verwenden?

Die Entscheidung zwischen einem Undercut und einem Overcut hängt von mehreren Variablen ab, unter anderem von den Streckenmerkmalen, dem Reifenverschleiß und den Rennbedingungen. Auf Strecken mit hohem Reifenverschleiß ist beispielsweise der Undercut oft effektiver, da der Leistungsabfall bei alten Reifen erheblich ist. Auf Strecken, auf denen der Reifenverschleiß weniger stark ist, kann sich der Overcut jedoch auszahlen, vor allem, wenn der Fahrer die Rundenzeiten mit einer geringeren Kraftstoffmenge maximieren kann.

Auch die Wetterbedingungen spielen eine wichtige Rolle. Bei kühleren Bedingungen, bei denen die Reifen länger brauchen, um warm zu werden, kann der Overcut günstiger sein, da neue Reifen möglicherweise nicht sofort die optimale Leistung erbringen. Andererseits könnte bei heißen Bedingungen, bei denen die Reifen schneller abbauen, der Undercut einen schnelleren Geschwindigkeitsvorteil bringen.

Darüber hinaus sind strategische Entscheidungen zum Verkehrsmanagement und zum Zeitpunkt des Boxenstopps von entscheidender Bedeutung. Ein Undercut erfordert eine freie Strecke nach dem Boxenstopp, während ein Overcut vorteilhaft sein kann, wenn der Fahrer vor seinem Stopp in freier Luft fahren kann.

Webinar: Optimierung der Rennstrategie und -analyse

Bernadette Collins, ehemalige Leiterin der Rennstrategie des F1-Teams von Aston Martin, erläutert anhand von realen Beispielen aus der Formel 1 die Feinheiten der RaceWatch und zeigt, wie sie auch in anderen Sportarten wie Fußball und Rugby eingesetzt werden kann.

Collins erläutert, wie Teams mehr als 1.000 Datenpunkte pro Sekunde erfassen , um über 2 Millionen Vorhersagesimulationen durchzuführen. Dies geschieht in jeder Phase, von den Trainingssitzungen über das Qualifying bis hin zur Durchführung am Renntag. Jede Kurve, jede Spezifikation und jede Vorhersagesimulation wird mit analytischer Präzision erfasst.

In diesem Webinar über Rennstrategie und -analyse erfahren Sie mehr:

• Die Technologie für die Analyse des F1-Teams
• Einsatz von prädiktiven Simulationen zur Beeinflussung von Leistungsergebnissen
• Wie sich Sportarten wie Fußball und Rugby diese Technologie in Zukunft zunutze machen können
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Wie Rennstrategie-Tools helfen können 

Unter dem hohen Druck eines Rennens ist es von entscheidender Bedeutung, schnell präzise Entscheidungen zu treffen, um die Konkurrenz zu übertreffen. Aus diesem Grund verlassen sich Strategen auf Software-Tools für die Rennstrategie wie RaceWatch um den Reifenabbau, das Tempo und die Boxenstopps der anderen Teams vorherzusagen, damit sie sich auf ihre Entscheidungen verlassen können.

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Artikel verfasst von: Gemma Hatton