赛车比赛中最佳的行驶路线是怎样的?

2019-01-01 10:18 主页 > 赛车知识 >

以下内容结合《Going Faster》及我的理解写出,图片均来自《Going Faster》。
 
赛车在赛道上行驶,没有红绿灯,没有双黄线,所以驾驶方法和乘用车有很大区别。
 
1.赛道
 
首先简化下赛道,不考虑路面的起伏和拱起,变成一条2D赛道。那么就可以把赛道简单地分为弯道和直道。驾驶技术带来的影响主要体现在弯道上,因为世界上没有两个完全一样的弯道。因为赛道是连续的,即时两个弯的几何形状完全一样,如若入弯前和出弯后的路不同,那么这两个弯道的走法当然也不同。所以弯道需要足够的技术和经验才能驾驭,那么,如何过弯呢?
 
赛车靠轮胎与地面的摩擦力驱动,而这个摩擦力是有极限的。如果侧向力超过轮胎的极限,就会发生侧滑。学过基础物理的知道,同样的速度下,半径越大离心力越小。所以为了更快的过弯,就需要增大过弯时行车线的半径。



从上图中可以看到,赛车线(虚线)的转弯半径比赛道两侧的R1、R2都大,按照这条线走就可以提高过弯速度。图上只是个很简化的示意,但代表了过弯的要领,就是“外-内-外”的走法。
 
2.入弯
 
减速并把车从转向点开到弯道加速点的过程,我们习惯用称作“入弯”。一边转向一边刹车是一个比较危险的动作,如果控制不好,很容易甩尾,所以大多数人只能在直线上刹车,在入弯阶段只打方向。假设一个弯的极限速度是55km/h,那么你必须在入弯前刹车至小于55km/h,在测试弯道上,从刹车开始到减速至53km/h,需要6.6秒,如下图。



但轮胎是能够同时承受侧向力和加速/制动力的,如果绘制一张受力图的话,轮胎在X/Y方向上的最大受力极限呈椭圆状,关于轮胎特性我在后面可能会说一说。如果边刹转车边转向,用80%的摩擦力制动,20%的摩擦力转向,在转向点减速至57km/h,然后在转向点和加速点之间带刹入弯,减至53km/h(图1-12中深色区域),那么你在这一段之间的平均速度就大约是55km/h,耗时6.36秒,你将会比先前只做直线刹车时快0.24秒。



0.24秒看起来很少,但如果每个弯都快0.24秒,一整圈比赛一般都会有超过10个弯,那么圈速就能提高2秒多,这是相当惊人的一个提高。
 
3.出弯
 
出弯对速度的提高有着显而易见的影响。通常出弯速度提高2km/h就意味着在出弯后的直道上平均速度提高了2km/h。与带刹入弯的原理相同,如果带油门出弯,会提高出弯速度。



可以看到,在入弯刹车至53km/h后稍作滑行,达到加速点即开始踩油门,在弯心处接近极限55km/h,通过弯心后随着转弯半径逐渐增大,油门也逐渐加大。
 
4.走线失误
 
前面提到了“外-内-外”的走法,但这还太模糊,新手上路很难走准完美的赛车线,下面就讲讲常见的失误。
 
入弯过早
 
前面提到了“弯心(Apex)”,意思就是行车线和弯道内侧相切的那个点。如果入弯过早(转向过早),那么Apex也会比较靠前。我们来看看转向过早会发生什么。



如果转向过早,通过弯道前半部分一般没什么问题,但这时你走在一条半径大得多的行车线上,如果速度和正常的通过速度相同,那么在弯道后半段显然会冲出赛道。所以你会在Apex之后打更多方向,以使车子不冲出赛道。
 
但问题是车子转不转得过来?如果车速不高,轮胎没有用尽所有抓地力,可以分一点给车辆转向。
 
但如果是以这条错误路线的极限速度入弯,由于错误路线的半径较大,最高通过速度为67km/h,比最佳赛车线的极限还高出13km/h,所以显然是会冲出赛道的。
 
由于弯道前半段的行车线半径过大,后半段就必须将行车线半径缩小很多才能不冲出赛道。假设需将行车线半径缩至75英尺,相应的最高允许通过速度是33.5km/h,那么整个弯中的速度就下降很多,出弯速度更是受到很大的影响。
 
入弯过晚
 
如果转向太迟,你按照这条错误路线的极限通过,最后在出弯点时你会发现车子距离赛道外缘有很大的距离。



从安全角度考虑这还不错,你失误了但却没与冲出赛道。但缺点是明显的。迟入弯20英尺的行车线半径为160英尺,最高通过速度是49km/h。比最佳行车线的慢5km/h。所以深切弯是一种安全但较慢的走法。
 
5.走线进阶
 
定曲率弯道
 
下图中的弯道半径从头到尾都是100英尺,这种弯道的弯心就位于正中间。



减小曲率弯道
 
这种弯道的后半段半径小于前半段,它的弯心比中点偏后很多,是需要深切弯的弯道。



增加曲率弯道
 
这种弯道的前半段半径小于后半段,弯心比中点点靠前,相应地入弯点也需要提前很多。



回头弯
 
下图是半径100英尺的回头弯。按照之前的方法,我们应该走半径130英尺的路线入弯,弯心在中点处,最高过弯速度44mph。



但走这种大角度弯道时可以有多种选择,我们可以创造出半径更大的行车线来:不要把这个弯道当作是一整个180度弯道而是分割成2个90度弯道。这样可以以更高的速度55mph入弯,并在出弯时达到同样的速度。
 
这种跑法的优势在于,半径更大的行车线可以让出弯速度比先前提高11mph,而劣势在于,在弯道中段要把车速降到低于30mph才能转过头来。因此我们需要一辆能从30mph迅速加速到55mph的车才能发挥出优势。要是车子性能不够,两次切弯就没有意义,对小马力车而言,应该避免走线半径的急剧变化。



最常用的回头弯跑法,尤其是半径小的,是在弯道3/4处深切弯。入弯时会损失一些速度,但没双次切弯损失的那么多。其重点在于尽早提速出弯,并让出弯速度最大化。



连续弯道
 
破解连续弯的关键在于,找出哪一个弯道对于整体圈速的影响最大。
 
首先要弄清楚最后一个弯道通向何处,如果是长直道,就要基于全局做出妥协,延迟第一个弯的入弯,使车子能够在第二个弯跑出最大化半径的行车线,提高出弯速度,即第一个弯向第二个弯妥协,如下图。



在回头弯的走法中提到了马力对走线选择的影响,这里也是同样的道理。如果我们在右手弯完全妥协,非常深地切弯,就不得不走一条半径很小的行车线,假定此行车线允许的极限速度为47.5mph,接下来我们就能在左手弯中以55.6mph过弯。大马力车能从47mph很快地加速到55mph。
 
但如果车的马力偏小,加速性差。如以47mph通过右手弯,即便全力加速,出左手弯时也只能达到51mph,才提升了4mph。尽管左手弯行车线的上限是55.6mph,但车子做不到。
 
小马力车跑连续弯的应该在第一个弯道处提早入弯,这样就能扩大第一个弯的行车线半径,并缩小第二个弯的。如下图,以49mph过右手弯然后以53mph过左手弯,这样出弯时就能比照抄大马力车的走线快2mph。

 

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