赛道表面对比赛策略的影响

一级方程式需要分析一系列复杂的变量。虽然轮胎磨损和油耗等因素众所周知,但赛道表面本身也发挥着令人惊讶的重要作用。

赛道的粗糙度、成分甚至颜色都会影响抓地力水平,因此成为车队争取优势的关键考虑因素。让我们来探讨F1 的赛道演变赛道温度不同类型的赛道表面如何影响比赛策略。

影响比赛策略的赛道表面

了解不同类型的轨道表面

大多数赛道的表面由沥青组成,沥青是沥青粘合剂与石块和砾石等骨料的混合物。通常情况下,这种沥青是使用 "石胶沥青 "技术铺设在碎石和石块上的。

赛道表面的类型,包括沥青的质量和特性,在不同的赛道会有很大差异,从而影响轮胎的抓地力和耐用性。

有趣的是,沥青中的石子会对抓地力产生影响,因此世界各地的新赛道往往会从英国特定的采石场进口石子,以确保赛道表面的质量。

微观和宏观粗糙度

为了描述不同类型轨道表面的纹理特征,工程师会宏观和微观粗糙度进行分析。宏观粗糙度是指石块排列的平滑度,而微观粗糙度是指单个石块的平滑度。 

例如,如果石块之间有很大的间隙,石块突出,形成下图中绿色轨迹所示的峰值,则该表面的宏观粗糙度较高。但是,如果这些缝隙被材料填满,则表面的宏观粗糙度较低。

而如果石头本身表面粗糙,微粗糙度就会很高,但如果石头经过抛光,表面光滑,微粗糙度就会很低。

赛道表面:米其林微观和宏观粗糙度图表
轨迹粗糙度随骨料的成分和使用年限而变化。资料来源:米其林

轮胎抓地力

轮胎产生抓地力的方式有两种: 压痕和附着力。

这两种机制都涉及橡胶的粘弹性不对称变形,从而产生摩擦力,也称为抓地力。压痕是指橡胶受到轨道粗糙度的刺激,粘附是指橡胶和轨道之间形成分子键,如下图所示。 

赛道表面:图解显示轮胎抓地力的压痕和附着机制
轮胎通过两种机制产生抓地力:压痕和附着力。资料来源:道路摩擦虚拟传感:以低激励方法为重点的估算技术综述

轨道的粗糙度会极大地影响橡胶与轨道之间产生的摩擦力。

如果摩擦力或抓地力过低,轮胎就会在赛道表面打滑并磨损。这将加剧轮胎的老化,缩短其磨损寿命,从而使战略家们头疼不已,因为他们必须重新确定轮胎的行程长度。

F1 赛道演变如何影响比赛策略

F1 中的赛道演变是指轮胎在赛道上沉积橡胶后,抓地力逐渐增强,尤其是在制动区和顶点等高摩擦区域。这种橡胶层可在整个活动中提高单圈时间,但也会受到风雨等因素的影响,因为风雨可能会冲刷掉橡胶层,使赛道变得 "绿色 "或 "肮脏",抓地力下降。

临时赛道,如柏林的电动方程式赛道,由于橡胶的频繁堆积,尤其是在混凝土表面,经常会出现赛道快速演变的现象。F1 车队密切关注赛道的变化,根据每次活动中抓地力的变化调整策略。

电动方程式赛车柏林临时赛道表面
像柏林的混凝土电动方程式赛道这样的临时赛道可以大大减少橡胶用量。信用:ABB

轨道温度

赛道温度对可用抓地力的大小也有影响。较高的赛道温度会导致较高的轮胎温度,这通常会使轮胎进入工作范围,从而增加抓地力。但是,极高的赛道温度会导致轮胎出现纹路和起泡。另一方面,较低的赛道温度会使橡胶难以变形,从而产生摩擦力。 

这种抓地力的波动正是车队在整个活动中密切关注天气和赛道温度的原因。晴朗的天气会让赛道迅速升温,尤其是新铺设的赛道,因为这些赛道通常颜色较深,因此吸收的热量较多。而阴天则会使轨道温度降低多达 20 摄氏度(68 华氏度)。 

重铺路面及其对轨道状况的影响

重新铺设赛道可大大改变比赛策略。新路面通常使用沥青密封,形成光滑的宏观和微观纹理,但最初的抓地力较低。2020 年土耳其大奖赛就是一个很好的例子,新铺设的赛道抓地力极差,导致轮胎在干湿路面上都很吃力。

在其他情况下,如 2021 年的德克萨斯赛车场,赛道的部分区域使用 PJ1 TrackBite 进行处理,以增加纳斯卡比赛的抓地力。不幸的是,这种表面处理为IndyCar 的 Firestone 轮胎提供了有限的抓地力,形成了一条狭窄的赛车线,彻底改变了圈速和维修站策略。

F1 车队如何利用技术管理赛道条件

遗憾的是,目前还没有直接衡量赛道状况的方法,因此车队只能依靠一些工具,如 RaceWatch等工具将各种数据流整合到一个平台上。通过这种方式,战略家们可以实时监控天气、赛道温度、单圈时间等,从而了解每场活动 以及整个周末的赛道状况。周五练习活动 中磨破的前轮胎很容易在周日的比赛中变成起泡的后轮胎。 

为了帮助了解轮胎的性能,战略家们为每种轮胎配方定义了降解曲线。这些曲线说明了预热、磨损和过热将如何改变每种配方轮胎的单圈时间。

赛道状况、温度,甚至只是重新铺设赛道的一段,都会完全改变它们的外观。 RaceWatch等软件能实时更新轮胎曲线的原因。

RaceWatch 从活动中绘制轮胎退化曲线
通过删除不具代表性的圈数,战略家们可以修改曲线,从而更准确地估算出每种配方的轮胎退化情况

使用退化曲线进行战略模拟

RaceWatchRaceWatch 可自动绘制每位车手在整个活动中的每场比赛的轮胎退化曲线。然后将这些曲线求平均值,以更可靠地估算出每种配方轮胎的降级情况,并剔除不具代表性的赛程。

这些降解曲线一经完善,便可用于策略模拟,预测不同进站策略和间隔时间下的比赛情况。这可以帮助策略制定者确定最佳的进站次数,以及在哪段间隔中使用哪种化合物,以实现最快的整体比赛时间。

主要收获

  1. F1 的赛道演变:当橡胶在赛道上堆积时,抓地力就会增加,从而影响单圈时间和策略。雨水或大风会冲刷掉这层橡胶,使赛道恢复到抓地力较低的 "绿色 "状态。
  2. F1 中的赛道温度:温度越高,轮胎抓地力越强,但可能导致轮胎过热和性能下降。较低的温度会降低轮胎的柔韧性,使其更难产生摩擦力。
  3. 不同类型的赛道表面:赛道表面的成分、粗糙度和重铺技术会极大地影响轮胎的抓地力和性能衰减。

了解赛道演变赛道温度不同赛道表面之间复杂的相互作用对 F1 战略家来说至关重要。这些因素直接影响轮胎磨损、抓地力水平和比赛策略。在RaceWatch 等先进数据集成工具的帮助下,车队可以适应实时赛道条件,优化策略,以实现最佳表现。

如何管理赛道表面的影响并优化比赛策略

为了深入探讨比赛策略的复杂性和技术在赛车运动中的关键作用,题为 "如何优化比赛策略和分析"的网络研讨会提供了宝贵的见解。

伯纳黛特-柯林斯(Bernadette Collins)是阿斯顿-马丁 F1 车队的前赛事战略主管,她将在网络研讨会上以真实的 F1 赛事为例,解读RaceWatch 技术的复杂性:

网络研讨会的观众将全面了解 F1 车队如何利用技术每秒捕捉 1000 多个数据点,在练习赛、排位赛和比赛日期间进行 200 多万次预测模拟。

竞赛策略与分析网络研讨会的主要收获:

  • 深入了解F1 车队的分析技术。
  • 预测性模拟在形成绩效结果方面的作用。
  • 赛车分析技术在足球、橄榄球等运动中的潜在应用。
  • 深入探讨体育如何利用科技促进未来发展。

对于渴望了解 F1 比赛策略的技术骨干及其在其他运动领域的潜在应用的爱好者和专业人士来说,本次活动 是一次不可错过的盛会。

文章撰写人杰玛-哈顿

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