赛车数据:提升车辆性能和赛车手的表现。

趋势

先进的性能

先进的传感器让赛车工程师能够生成有关车辆和赛车手表现的数据。这让数据可见性达到了一个新的水平,可以借这些数据了解技术和策略,以及验证冠军和亚军之间的关键差异。作者:Paul Webb,TE Connectivity (TE) 赛车事业部销售及市场营销经理

如果您在电视上(在赛道现场观看就更好不过了)观看任何赛车比赛,您会看到赛队车库中有很多带着耳机盯着屏幕的人。 如果您扫一眼那个屏幕,就会发现满屏似乎都是上下跳动的线条图。显然,这对他们以及希望自己的赛车可以更快奔驰的任何人来说都非常有趣,因为屏幕上的这些线条图魅力无限,可以准确显示赛车过程中发生的情况。

这些信息可以帮助数据工程师了解赛车在比赛过程中发生的情况。

虽然现在这似乎是赛车比赛中的一个重要方面,但情况并非一向如此。 事实上,在二十世纪八十年代末之前,尚没有任何专门用于赛车的系统或硬件。在那之前,首席机械师会与赛车手密切协作并利用经验找到方法让赛车更符合其需求。二十世纪七十年代,相关人员首次对简单的记录设备进行了测试,但是记录数据的装置太大并且增加了额外重量,因而可能更适合用于其他地方,所以直到很久之后才用于实际赛车比赛中。除了尺寸和重量方面的担忧,通常,赛车手还对以电子方式记录其所有行为有点怀疑。如果被问起,谁又会承认自己在转弯时并没加足马力呢?但是,在了解数据可以帮助赛车跑得更快后,大部分的赛车手都对面前这台屏幕上的波浪线充满了兴趣。

在二十世纪八十年代末,拥有更强的计算能力是获取更多数据的关键。 赛车已经配有用于燃油喷射系统的基本电子设备,但事实上极少电子设备能够监测到赛车手的输入,因此也无法监测到赛车的响应。即使他们能够监测传感器,也只能获取软盘上的这些信息。当时,在美国和欧洲出现了专用于赛车的数据记录;获取的单圈数据记录在记录器上,以供日后下载。

赛车现在配置成可对车辆和赛车手表现的实时数据进行收集。
赛车现在配置成可对车辆和赛车手表现的实时数据进行收集。

他们可以发现许多重要信息,其中包括赛车可能处于何种险地。 您不希望赛车进行太多的悬挂动作(在转弯时会干扰重量转移),另外,任何空气动力干扰都会让赛车发生不可预测的情况,使原本处于正常状态下的赛车手变得很暴躁!也就是说赛车必须要具有极强的稳定性,尤其因为在路缘上行驶时会产生让赛车手和赛车都难以承受的巨大能量。Formula 1 赛事率先使用了越来越多的数据。在这项赛事中,团队最初只使用军用级产品,正因如此电子设备才可以在比赛中完好无损。Formula 1 赛车团队技术总监 Peter Wright 曾说过1“确保车辆在环绕既定赛道路线时可以始终保持最大加速度是 Formula 1 赛车的设计意图”。

哪些因素影响性能?

确定正确的要素
  • 轮胎:在场地赛中,保证比赛过程中四个轮胎与地面的接触面积尽可能有效至关重要。
  • 空气动力学:成功的一个关键因素是要确保风洞建造和测试过程中(或借助计算流体动力学 (CFD))尽可能模拟实际赛道上的条件。
  • 悬架:当空气动力学表现欠佳(以低速行驶)时,须优化赛车的机械抓地力。
  • 赛车手输入:不同的驾驶风格需要不同的赛车设置,因此,了解赛车手的偏好转弯方式对跑出快速单圈十分必要。
...确保车辆在环绕既定赛道路线时可以始终保持最大加速度是 Formula 1 赛车的设计意图。

赛车数据还能帮助赛车工程师了解赛车的“健康”情况,尤其关于温度和压力的情况。 就像公路车辆一样,赛车的这些方面必须与设计师考虑到的范围相匹配。因此,我们建立的数据在现代赛车中十分重要。但是要如何使用这些数据让赛车跑得更快呢?下图是制造商 MoTeC* 提供的一个典型记录屏幕,图上显示了赛车在单圈行驶过程中的数据变化。现代赛车会记录数百个通道的数据,因此工程师只会关注一些实时数据;他们会在比赛结束后查看收集的所有数据,看看可以从中学到什么。

该图中显示的一些信息可以帮助数据工程师评估赛车的性能。

该图中显示的一些信息可以帮助数据工程师评估赛车的性能。

这方面的内容实在是太多了。 因此我们在此只举些简单的示例以及看看我们的数据工程师们在找寻什么。最上面的通道记录的是发动机的每分钟旋转数 (rpm);第二个记录每小时的速度,以千米为单位 (KPH);中间的获取节气门位置;第四个显示纵向 G 值;最下面的确定转向角。该图还展示了赛车行驶的两个单圈示例。将这些信息合在一起就可以帮助数据工程师了解单圈过程中赛车中发生的情况。还可以让工程师就如何减少单圈总用时变更赛车设置(或为赛车手提供建议)。

工程师们在找寻什么?

获取正确的数据
  • 发动机每分钟旋转数 (RPM):通过曲轴传感器测定,可以显示赛车手是否让发动机达到了最佳转速以获取发动机的最大扭矩。
  • 速度:可以相当明显监测到但是必须注意监视的数据,如果赛车手决定高速驰骋,就会让转弯变得更具挑战性(见下文)。
  • 节气门:节气门的开度会在 0-100%,赛车手对节气门的使用方式会明显影响底盘、轮胎和悬架的响应。
  • 纵向 G 值:该项数据很有趣,但是只准确显示了 Peter Wright 在其书1上提到的(如上所述)最大加速度(或减速度)和赛车上的负载。
  • 转向角:赛车手是来回小幅度转动方向盘,还是迟进弯(或早进弯)?进弯速度过快是否会需要赛车手增加转向角(转向不足)来补偿?
deutsch asl 系列和瑞侃模缩套
TE Connectivity (TE) 的 DEUTSCH ASL 系列和瑞侃模缩套已经帮助赛车团队在比赛中赢得了胜利。

将这些零碎数据汇集一起后便大有用处。 这些数据让团队了解到关于赛车手和赛车响应方式的众多信息。通常,赛车的速度由诸多因素决定,但是赛车手需要非常清楚各个因素在挑战中的角色以及赛车的设置。

以行驶高度传感器为例。 此类传感器通常是红外传感器,且毫无疑问是用于测定赛车底部和赛道表面的距离。如果赛车太高,赛车下会流入太多空气,从而会让空气动力学不那么有效而且更容易出现不可预测的情况。如果赛车太低,赛车就会一直碰到赛道,这不仅会让赛车手感觉不舒服而且会让赛车像平底雪橇一样直行,而不转向。我们的赛车工程师对最佳行驶高度有很多很好的想法,但是赛车在一两次比赛后就会出现新磨损,因而不得不对高度进行优化调整。轻微的刮到地上一般没事,但更重要的是,这就意味着这么昂贵的赛车在整个赛程中都会像购物车一样背负重荷。

Andretti Autosport 的数据工程师 Bill Bates 和 TE Connectivity 的 Paul Webb 进行了会谈

Andretti Autosport 的数据工程师 Bill Bates 和 TE Connectivity 的 Paul Webb 一起探讨了高性能赛车中所需的精心设计的传感器。

数据驱动型性能

在当今全球各种赛道式高性能赛车比赛中,经证明,数据成为赢得比赛的关键,随着计算能力需求的增加,出现了可以执行多项功能的更小型的传感器,轻量级连接器和电缆也变得更加普遍。它们正改变着赛车团队们的比赛表现。因此,下次再看到赛车工程师专心地盯着屏幕时(忽略现场赛道上的实时情况),您就会知道为什么他们要这么做,因为这样可以了解比赛情况以及帮助赛车手赢得比赛。