Der Einfluss der Streckenoberfläche auf die Rennstrategie

Die Ausarbeitung einer effektiven Rennstrategie in der Formel 1 erfordert die Analyse einer komplexen Reihe von Variablen. Während Faktoren wie Reifenverschleiß und Kraftstoffverbrauch bekannt sind, spielt die Streckenoberfläche selbst eine überraschend wichtige Rolle.

Die Rauheit, die Beschaffenheit und sogar die Farbe einer Strecke können sich auf das Gripniveau auswirken und sind daher für die Teams von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, einen Vorteil zu erzielen. Sehen wir uns an, wie die Streckenentwicklung in der Formel 1, die Streckentemperatur und die verschiedenen Arten von Streckenoberflächen die Rennstrategien beeinflussen.

Verschiedene Arten von Gleisoberflächen kennenlernen

Die Oberfläche der meisten Rennstrecken besteht aus Asphalt, einem Gemisch aus Bitumen und Zuschlagstoffen wie Steinen und Schotter. In der Regel wird dieser Asphalt auf Schichten aus Schotter und Steinen im Splittmastixasphaltverfahren aufgetragen.

Die Art der Streckenoberfläche - einschließlich derQualität und der Eigenschaften des Asphalts - kann von Rennstrecke zu Rennstrecke sehr unterschiedlich sein und sich auf die Reifenhaftung und die Haltbarkeit auswirken.

Interessanterweise können sich die Steine im Asphalt so stark auf die Griffigkeit auswirken, dass neue Rennstrecken aus der ganzen Welt oft Steine aus bestimmten Steinbrüchen im Vereinigten Königreich importieren, um eine hochwertige Streckenoberfläche zu gewährleisten.

Mikro- und Makrorauhigkeit

Um die Textur verschiedener Arten von Gleisoberflächen zu charakterisieren, analysieren Ingenieure die Makro- und Mikrorauheit. Die Makrorauheit bezieht sich auf die Glattheit der Steinanordnung, während die Mikrorauheit die Glattheit der einzelnen Steine bezeichnet. 

Eine Oberfläche hat beispielsweise eine hohe Makrorauheit, wenn große Lücken zwischen den Steinen vorhanden sind und die Steine herausragen, wodurch die in der grünen Kurve im Diagramm unten dargestellten Spitzen entstehen. Wenn diese Lücken jedoch mit Material gefüllt sind, hat die Oberfläche eine geringe Makrorauheit.

Wenn die Oberfläche der Steine selbst rau ist, ist die Mikrorauheit hoch, wenn die Steine jedoch poliert und glatt sind, ist die Mikrorauheit gering.

Griffigkeit des Reifens

Es gibt zwei Arten, wie ein Reifen Grip erzeugt: durch Eindrücken und durch Adhäsion.

Beide Mechanismen beruhen auf der Viskoelastizität des Gummis, das sich asymmetrisch verformt und eine Reibungskraft erzeugt, die auch als Haftung bezeichnet wird. Bei der Eindrückung wird das Gummi durch die Rauheit der Schiene angeregt, und bei der Adhäsion bildet sich eine molekulare Verbindung zwischen dem Gummi und der Schiene, wie in der Abbildung unten dargestellt. 

Die Rauheit des Gleises hat einen erheblichen Einfluss auf die Reibungskraft, die zwischen dem Gummi und dem Gleis entsteht.

Wenn diese Reibungskraft oder der Grip zu gering ist, rutscht der Reifen über die Streckenoberfläche und nutzt sich ab. Dies erhöht den Abbau des Reifens und verkürzt seine Lebensdauer, was den Strategen Kopfzerbrechen bereitet, da sie die Stintlänge neu festlegen müssen.

Wie die Streckenentwicklung in der Formel 1 die Rennstrategie beeinflusst

Die Entwicklung der Fahrbahn in der Formel 1 bezieht sich auf die allmähliche Zunahme der Haftung, wenn die Reifen Gummi auf der Fahrbahn ablagern, insbesondere in Bereichen mit hoher Reibung wie Bremszonen und Scheitelpunkten. Diese Gummischicht verbessert die Rundenzeiten während einer Sitzung, kann aber durch Faktoren wie Regen oder Wind beeinträchtigt werden, die den Gummi wegspülen und eine "grüne" oder "schmutzige" Strecke mit geringerer Haftung hinterlassen können.

Temporäre Strecken, wie die Berliner Formel-E-Strecke, zeigen oft eine schnelle Entwicklung der Strecke aufgrund des häufigen Gummiaufbaus, insbesondere auf Betonoberflächen. Die Formel-1-Teams beobachten die Entwicklung der Strecke genau und passen ihre Strategien an, um den Veränderungen des Grip-Niveaus während jeder Sitzung Rechnung zu tragen.

Temperatur verfolgen

Auch die Streckentemperatur kann eine Rolle für die verfügbare Haftung spielen. Höhere Streckentemperaturen führen zu höheren Reifentemperaturen, die die Reifen oft in ihren Arbeitsbereich bringen und so die Haftung erhöhen können. Extrem hohe Streckentemperaturen können jedoch zu Graining und Blasenbildung führen. Niedrige Streckentemperaturen hingegen erschweren es dem Gummi, sich zu verformen und somit Reibung zu erzeugen. 

Diese Schwankungen in der Haftung sind der Grund, warum die Teams das Wetter und die Streckentemperatur während einer Sitzung genau im Auge behalten. An klaren, sonnigen Tagen heizt sich die Strecke schnell auf, insbesondere bei neu verlegten Strecken, die oft dunkler sind und daher mehr Wärme absorbieren. Ein bewölkter Tag kann die Streckentemperatur um bis zu 20 Grad Celsius senken. 

Belagserneuerung und ihr Einfluss auf die Gleisverhältnisse

Die Erneuerung des Belags einer Rennstrecke kann die Rennstrategie drastisch verändern. Neue Oberflächen werden oft mit Bitumen versiegelt, wodurch eine glatte Makro- und Mikrotextur entsteht, die anfangs wenig Grip bietet. Ein Beispiel hierfür war der Große Preis der Türkei 2020, bei dem die neu asphaltierte Strecke nur minimalen Grip aufwies und die Reifen sowohl bei trockenen als auch bei nassen Bedingungen zu kämpfen hatten.

In anderen Fällen, wie dem Texas Motor Speedway im Jahr 2021, wurden Abschnitte der Strecke mit PJ1 TrackBite behandelt, um die Haftung für NASCAR-Rennen zu erhöhen. Leider bot diese Oberflächenbehandlung nur begrenzten Grip für die Firestone-Reifen von IndyCar, wodurch eine schmale Rennlinie entstand, die die Rundenzeiten und Boxenstopp-Strategien völlig veränderte.

Wie F1-Teams Technologie zur Verwaltung der Streckenbedingungen einsetzen

Leider gibt es keine direkte Messung des Streckenzustands, so dass sich die Teams auf Tools wie RaceWatch angewiesen, um die verschiedenen Datenströme in einer Plattform zusammenzufassen. Auf diese Weise können die Strategen das Wetter, die Streckentemperaturen, die Rundenzeiten und vieles mehr in Echtzeit überwachen, um den Zustand der Strecke während jeder Sitzung und des gesamten Wochenendes zu verstehen. Ein abgenutzter Vorderreifen in einer Trainingssitzung am Freitag kann leicht zu einem Blasenbildung verursachenden Hinterreifen in einem Rennen am Sonntag werden. 

Um das Verhalten der Reifen besser zu verstehen, legen die Strategen für jede Reifenmischung Abbaukurven fest. Diese Kurven veranschaulichen, wie Aufwärmen, Abnutzung und Überhitzung die Rundenzeiten während eines Stints für jede Mischung voraussichtlich verändern werden.

Streckenzustand, Temperatur und sogar ein neu asphaltierter Streckenabschnitt können ihr Erscheinungsbild völlig verändern, weshalb Software wie RaceWatch die Reifenkurven in Echtzeit aktualisiert, ein wichtiges Werkzeug für Strategen.

Verwendung von Degradationskurven für Strategiesimulationen

RaceWatch erstellt automatisch eine Abnutzungskurve für jeden Lauf jedes Fahrers während einer Sitzung. Diese Kurven werden dann gemittelt, um eine zuverlässigere Schätzung des Reifenabbaus für jede Mischung zu erhalten, wobei alle nicht repräsentativen Läufe entfernt werden.

Nach der Verfeinerung werden diese Abnutzungskurven in Strategiesimulationen verwendet, um vorherzusagen, wie das Rennen bei verschiedenen Boxenstoppstrategien und Stintlängen verlaufen wird. Dies hilft dem Strategen, die optimale Anzahl von Boxenstopps und die für den jeweiligen Stint zu verwendende Mischung festzulegen, um die schnellste Gesamtzeit im Rennen zu erzielen.

Wichtigste Erkenntnisse

1. Streckenentwicklung in der F1: Wenn sich eine Gummischicht auf der Strecke bildet, nimmt die Haftung zu, was sich auf die Rundenzeiten und die Strategie auswirkt. Regen oder Wind können diese Schicht wegspülen und die Strecke in einen "grünen" Zustand mit weniger Grip zurückversetzen.
2. Streckentemperatur in der Formel 1: Höhere Temperaturen erhöhen die Reifenhaftung, können aber zu Überhitzung und Abbauproblemen führen. Niedrigere Temperaturen verringern die Flexibilität der Reifen und erschweren die Reibungserzeugung.
3. Verschiedene Arten von Streckenoberflächen: Die Beschaffenheit, die Rauheit und die Belagstechniken einer Fahrbahnoberfläche können die Reifenhaftung und den Reifenverschleiß erheblich beeinflussen.

Das Verständnis der komplexen Wechselwirkung zwischen Streckenentwicklung, Streckentemperatur und verschiedenen Streckenoberflächen ist für Formel-1-Strategen unerlässlich. Diese Elemente wirken sich direkt auf den Reifenverschleiß, das Gripniveau und die Rennstrategie aus. Mithilfe fortschrittlicher Datenintegrationstools wie RaceWatch können sich die Teams an die Streckenbedingungen in Echtzeit anpassen und ihre Strategien optimieren, um die bestmögliche Leistung zu erzielen.

Wie man die Auswirkungen des Streckenbelags in den Griff bekommt und die Rennstrategie optimiert

Ein Webinar mit dem Titel "How to Optimize Race Strategy and Analysis" (Wie man Rennstrategien und -analysen optimiert) bietet wertvolle Einblicke in die Komplexität der Rennstrategie und die zentrale Rolle der Technologie im Motorsport.

Das Webinar wird von Bernadette Collins, der ehemaligen Leiterin der Rennstrategie des F1-Teams von Aston Martin, geleitet, die anhand von Beispielen aus der Formel 1 die Feinheiten der RaceWatch erläutert:

Die Webinar-Teilnehmer erhalten ein umfassendes Verständnis dafür, wie F1-Teams die Technologie nutzen, um mehr als 1.000 Datenpunkte pro Sekunde zu erfassen und damit mehr als 2 Millionen Vorhersagesimulationen während der Trainingssitzungen, der Qualifikationsrunden und am Renntag selbst durchzuführen.

Die wichtigsten Erkenntnisse aus dem Webinar zur Rennstrategie und -analyse:

• Einblicke in die Technologie, die der Analyse in den F1-Teams zugrunde liegt.
• Die Rolle von Prognosesimulationen bei der Gestaltung von Leistungsergebnissen.
• Mögliche Anwendungen der Motorsport-Analysetechnik im Fußball, Rugby und darüber hinaus.
• Ein eingehender Blick darauf, wie der Sport die Technologie für künftige Fortschritte nutzen kann.

Diese Sitzung ist ein Muss für Enthusiasten und Fachleute, die das technologische Rückgrat der Rennstrategie in der Formel 1 und ihre mögliche Übertragung auf andere Sportarten verstehen wollen.

Artikel verfasst von: Gemma Hatton