Оптимизация гоночной стратегии в автоспорте: Сила подрезания и перерезания

Мы часто думаем, что успех болида Формулы 1 во время гонки зависит от водителя, лошадиных сил или аэродинамики, а вот стратегия (под и над) может оказать гораздо более решающее влияние на результат. В конце концов, не имеет значения, насколько быстра ваша машина, если из-за неудачной стратегии пит-стопа вы окажетесь в конце поля. 

Стратегия подрезания и обгона играет все более важную роль в последние несколько десятилетий, поскольку команды и их технологии продолжают развиваться, а разница в производительности между автомобилями уменьшается. При одинаковом темпе и производительности на трассе иногда хороший стратегический выбор может стать единственной картой, которую команды могут разыграть, чтобы обогнать соперника.

Стратегия гонок в прошлом 

До 2010 года регламент разрешал дозаправку, поэтому разница во времени прохождения круга между почти пустым и тяжелым, заправленным автомобилем составляла около 1,5 с. Хотя эффективность нового комплекта шин могла сократить этот дефицит, полностью преодолеть этот штраф было сложно. Таким образом, топливо стало доминирующей переменной при определении оптимальной стратегии гонки.  

Однако после запрета дозаправок характеристики шин вновь стали важнейшим стратегическим фактором. Поэтому команды сосредоточились на управлении деградацией шин, пытаясь разработать сценарии подрезания и обгона своих конкурентов. 

Понимание характеристик шин

Чтобы понять, как работают подрезы и надрезы, нужно сначала разобраться в поведении шин.

Резина, используемая в современных шинах для Формулы 1, сильно зависит от температуры и гистерезиса, поэтому время круга, которое может показать автомобиль, значительно варьируется в зависимости от того, на каком этапе жизни находится шина. 

• Узнайте больше о поведении и разрушении шин

Существует три основных этапа работы шин во время гонки: прогрев, стабилизация и деградация. Количество сцепления, создаваемое шиной на каждом из этих этапов, зависит от жесткости состава (мягкий, средний или жесткий). На графике ниже показана типичная разница во времени прохождения круга на мягком, среднем и жестком составах на протяжении всей гонки.

• Сайт Мягкий Мягкая резина быстрее всех прогревается и поэтому имеет самое быстрое начальное время круга. Однако по мере того, как более мягкая резина начинает перегреваться и, соответственно, изнашиваться, ее характеристики значительно снижаются к концу круга. 
• Сайт Hard Медленнее набирает температуру и дольше прогревается, поэтому на первом круге она на 0,5 с медленнее, чем Soft. Однако более жесткий состав более устойчив к перегреву и меньше изнашивается, сохраняя свои характеристики дольше, и к 30-му кругу он на 0,7 с быстрее, чем Soft.
• The Medium По своим характеристикам этот состав часто находится между Hard и Soft. Однако иногда этот состав трудно прогреть, поэтому в начале заезда он намного медленнее, чем Hard и Soft.

Разница во времени прохождения круга между старыми и новыми шинами, а также разные составы на этапах прогрева (желтый) и деградации (фиолетовый) дают командам возможность либо обойти, либо обогнать соперников.

Что такое подрезка?

Подрез F1 объясняется

Подсечка - это гоночная стратегия, при которой гонщик останавливается на пит-стопе раньше своего соперника, чтобы получить преимущество за счет использования более свежих шин. Ключ к этой стратегии лежит в трех критических этапах: заезд, пит-стоп и выезд. Общее время, потерянное или выигранное на этих этапах, может привести к успешному обгону, так как свежие шины позволяют гонщику на пит-стопе показать более высокое время круга по сравнению с соперником на старых, более медленных шинах.

В сценарии с занижением гонщик A останавливается первым и теряет время в яме (около 20 секунд), но, вернувшись на трассу на свежих шинах, он может проехать круг гораздо быстрее. В то же время водитель B, который остался на изношенных шинах, проезжает более медленный круг перед тем, как заехать на пит-лейн. К тому моменту, когда водитель B завершает свою остановку, водитель A уже использует преимущество в скорости за счет более свежей резины, чтобы занять позицию на трассе и обогнать водителя B.

Подрезка особенно эффективна на трассах с высоким износом или термической деградацией шин, где свежие шины сразу же обеспечивают лучшую производительность. Эта стратегия использует тот факт, что старые шины значительно деградируют, замедляя скорость автомобиля. При идеальном выборе времени подрезание может помочь гонщику опередить соперника, используя сцепление и скорость новых шин.

Ключевые факторы успешного подрезания:

• Характеристики шин: Более свежие шины обеспечивают лучшее сцепление с дорогой и скорость, давая гонщику на пит-стопе значительное преимущество. Время пит-стопа достаточно рано, чтобы максимально использовать новые шины, имеет решающее значение.
• Свободное пространство на трассе: Чтобы подрезание сработало, водитель должен вернуться на трассу с достаточным пространством впереди, чтобы использовать свежие шины без помех со стороны трафика. Свободное от трафика окно позволяет водителю агрессивно двигаться.
• Эффективность пит-стопа: Плавный и быстрый пит-стоп крайне важен. Задержки на пит-лейн могут свести на нет преимущество более свежих шин, поэтому минимизация времени на пит-стоп - залог успешного подрезания.
• Состояние трассы: Трассы с высокой степенью износа шин благоприятствуют подрезанию, поскольку новые шины дают явное преимущество в скорости. Кроме того, решающую роль играют такие факторы, как прогрев шин (или его отсутствие) и чистый воздух.
• Другие переменные: Непредсказуемые факторы, такие как желтые флаги, автомобили безопасности или виртуальные автомобили безопасности, могут повлиять на успех подсечки. Стратегия наиболее эффективна, когда таких прерываний не происходит.

Что такое надрез?

Объяснение обрезания F1

Обгон - это гоночная стратегия, при которой гонщик остается на трассе дольше, чем его соперник, который останавливается раньше. Цель состоит в том, чтобы использовать более чистый воздух и более легкую нагрузку на топливо (по мере расходования топлива) для более быстрого прохождения круга, пока конкурент находится в пит-стопе, и в конечном итоге выиграть позицию на трассе, когда гонщик, совершивший обгон, совершит свою остановку. После пит-стопа водитель, который остался на трассе (водитель A), часто может опередить водителя, который остановился раньше (водитель B), используя разрыв в производительности, образовавшийся за эти круги.

Один из ключевых факторов в стратегии обгона заключается в том, что гонщик B, который остановился на пит-стопе первым, может испытывать трудности с прогревом шин, особенно если он переходит на более жесткий состав, которому требуется больше времени, чтобы достичь оптимальной температуры. В противоположность этому, гонщику А часто говорят, что он должен сильно надавить на изношенные шины, максимизируя производительность автомобиля в чистом воздухе, чтобы создать преимущество во времени. После нескольких таких кругов, когда водитель А наконец-то заезжает на пит-стоп, он может снова выйти на трассу впереди водителя Б, успешно выполнив обгон.

Ключевые факторы для успешного обрезания:

• Управление шинами: Гонщик, остающийся вне игры (Driver A), должен поддерживать конкурентоспособное время круга на изношенных шинах, извлекая максимальную производительность на этих решающих кругах.
• Состояние трассы: Обгоны часто случаются на трассах с низким сцеплением или низкой степенью износа, а также на мокрых трассах, где требуется несколько обгонов, чтобы довести шины до температуры. Более чистый воздух и более легкая машина позволяют быстрее проходить круги.
• Производительность конкурента: Если водитель B на свежих шинах попадает в пробку или испытывает трудности с прогревом шин, это дает преимущество водителю A. Аналогичным образом, подрезание может быть эффективным при значительной разнице в производительности между автомобилями, когда более быстрый автомобиль может воспользоваться чистым воздухом после пит-стопа соперника.

Если воспользоваться этими факторами, то обгон может стать мощной стратегией для завоевания позиции на трассе, особенно когда решающую роль играют характеристики шин или дорожные условия.

Подсечка в действии

Обгон соперника во время гонки - это настоящий триумф, однако весь результат стратегического подрезания или обгона проявляется только в конце гонки. 

Гран-при Бахрейна 2021 года хорошо иллюстрирует это. Трасса в Сахире тяжела для задних шин и поэтому предоставляет хорошую возможность для подрезания. Хэмилтон уступил лидерство Ферстаппену на первом круге, и Mercedes сразу же изменил свою стратегию. На первом пит-стопе (1) Mercedes опередил Red Bull на 4 круга, что позволило Хэмилтону обогнать Ферстаппена на 18-м круге. 

После этого Хэмилтон смог опередить Ферстаппена на 7 с и совершил второй пит-стоп (2) на 28-м круге. Однако, чтобы преодолеть отставание, Red Bull решил продлить срок службы шин Ферстаппена еще на 11 кругов, чтобы создать зачет по возрасту шин. В результате после пит-стопа Ферстаппен быстро настигает Хэмилтона и борется за лидерство. Хотя стратегически Ферстаппен должен был победить, неудачный проход оставил его на втором месте.

Сила эффективной подрезки

Из-за узких улиц Монако на этом Гран-при преобладает трафик и экономия шин. Питстопы нежелательны, так как даже быстрой машине с преимуществом в шинах сложно пробиться сквозь толпу. 

В 2021 году из-за плохой позиции на старте Хэмилтон следовал за Гасли в течение первого круга. На исходе ресурса шин Хэмилтон запускает первую фазу пит-стопа (1), но Гасли остается еще на один круг, эффективно обгоняя Хэмилтона, чтобы остаться впереди на более медленной Альфа Таури. 

Феттель остается на второй круг и обгоняет Хэмилтона и Гасли, а Перес, имея большое преимущество в мощности машины, остается на два круга (2) и обгоняет всех трех гонщиков. Благодаря этому маневру Перес переходит от 5 секунд отставания от Хэмилтона к более чем 5 секундам опережения. В итоге Хэмилтон так и не обходит Гасли, останавливаясь для попытки пройти быстрейший круг (3) на 66-м круге.

Когда использовать подрез или надрез в автоспорте

Выбор между подрезом или надрезом зависит от нескольких переменных, включая характеристики трассы, скорость износа шин и условия гонки. Например, на трассах с высоким износом шин подрезка часто более эффективна, поскольку падение производительности на старых шинах значительно. Однако на трассах, где износ шин менее значительный, подрезание может принести свои плоды, особенно если гонщик может максимально увеличить время прохождения круга при меньшей загрузке топливом.

Погодные условия также играют важную роль. В прохладных условиях, когда шины дольше прогреваются, занижение может быть более выгодным, поскольку новые шины могут не сразу показать оптимальные характеристики. С другой стороны, в жарких условиях, когда шины быстрее разрушаются, занижение может дать преимущество в скорости.

Кроме того, стратегические решения по организации движения и времени пит-стопов имеют решающее значение. Для подрезания требуется чистая трасса после пит-стопа, в то время как подрезание может быть выгодно, если гонщик может выиграть от пробега в чистом воздухе перед остановкой.

Вебинар: Как оптимизировать стратегию и анализ гонок

Бывший руководитель отдела гоночной стратегии команды Формулы-1 Aston Martin Бернадетт Коллинз на реальных примерах из гонок Формулы-1 помогает нам разобраться в тонкостях технологииRaceWatch и понять, как ее можно применить в других видах спорта, включая футбол, регби и другие.

Коллинз рассказывает о том, как команды собирают более 1000 точек данных в секунду, чтобы использовать более 2 миллионов прогнозных симуляций. Это происходит на каждом этапе, начиная с тренировок, квалификации и заканчивая днем гонки. Каждый поворот, спецификация и прогнозное моделирование выполняются с аналитической точностью.

На этом вебинаре, посвященном стратегии и анализу гонок, вы узнаете:

• Технология, с помощью которой команда Формулы-1 проводит анализ
• Использование предиктивного моделирования для улучшения результатов работы
• Как в будущем такие виды спорта, как футбол и регби, смогут использовать эту технологию
• И еще

Как могут помочь инструменты гоночной стратегии 

В условиях высокого давления во время гонки быстрое принятие точных решений - залог превосходства над конкурентами. Именно поэтому стратеги полагаются на такие программные инструменты для разработки гоночной стратегии, как RaceWatch для прогнозирования деградации шин, темпа и пит-стопов других команд, что позволяет им быть уверенными в своих решениях.

Готовы совершить революцию в своей гоночной стратегии?

Воспользуйтесь возможностями RaceWatch от Catapult, чтобы получить стратегическое преимущество, которое может привести вашу команду к победе. Откройте для себя технологию, которая позволяет командам автоспорта овладеть искусством подрезания и перерезания. Познакомьтесь с RaceWatch прямо сейчас.

Автор статьи: Джемма Хаттон