问题

赛车比赛中最佳的行驶路线是怎样的?

回答
赛车比赛中的“最佳行驶路线”,这可不是一个简单就能给出答案的问题,它背后蕴含着大量的学问和对赛道的深刻理解。这就像是寻找一条艺术品般的完美轨迹,既要快,又要稳,还要为超越和防守留足空间。我们姑且把这条理想中的路线叫做“黄金线路”。

黄金线路的基石:抓地力和速度的极致平衡

首先,我们要明白,赛车手追求的不是一条理论上最快的点连成线,而是一条能够让赛车持续发挥出最大抓地力并维持最高速度的连续路径。这需要充分利用赛道的宽度和不同区域的附着力。

想象一下,每条赛道都是由一系列弯道组成的。黄金线路的核心就是要最大化每个弯道的出弯速度。为什么这么说?因为出弯的速度直接决定了你进入下一个直道的速度有多快,而直道上的速度往往是赛车性能更占优势的部分。

具体到每个弯道,我们通常会遵循一个“内中内”的原则,但这里面的学问可就大了:

1. 进弯的“内”:降低速度,为切入做准备
刹车点: 这是第一个关键。赛车手会选择一个精准的刹车点,通常是在弯道前的直道上。这个点不是固定的,它会根据赛车的速度、轮胎的温度、路面的情况(比如有没有湿滑的区域)以及你想要采用的策略(是保守一点还是激进一点)来调整。
减速线: 在刹车点之后,赛车会有一个减速的过程。理想情况下,这个减速过程应该是在赛道最宽阔的部分进行,这样既能保证安全,也能为后续的操作留出足够的空间。赛车手需要精确地控制刹车力度和转向的时机,让赛车平稳地减速。
预切弯: 在正式进入弯道之前,很多时候赛车手会稍微往赛道的另一侧靠近一点。这个动作叫做“预切弯”(或者叫“Preapex”)。它的目的是为了给接下来的弯道顶点(Apex)争取更长的切入距离,从而能够在弯道中更晚地触碰Apex,并以此为支点获得更早、更快的出弯。

2. 弯道的“中”:寻找Apex,最大化离心力
Apex(弯道顶点): 这是黄金线路的心脏。Apex并不是指弯道的最内侧或最窄处,而是赛车在弯道中轨迹的最高点,也就是最接近弯道内侧的路肩的地方。找到正确的Apex至关重要,它决定了你进入弯道的方向和出弯的轨迹。
晚切Apex: 尽可能晚地切入Apex是黄金线路的关键技巧之一。晚切Apex意味着赛车在进入弯道时,会先沿着一条较宽的轨迹滑行,然后在一个相对靠后的位置触碰弯道内侧。这样做的目的是为了让赛车在出弯时,能够以一个更接近直线(即赛车朝向出口方向)的角度加速。
“拉长”轨迹: 想象一下,你不是直接把车“拐”进去,而是用一个更平滑的弧线来“拉长”你的赛道轨迹。这使得赛车能够更早地开始加速,而不是在转向角还很大的情况下就被迫缓慢加速。

3. 出弯的“内”:早加速,尽早回到赛道中间
早加速: 在晚切Apex之后,赛车手会尽可能早地开始加速。由于之前晚切Apex带来的更直的入弯方向,赛车可以更早地将动力输出到地面上,而不会因为转向过大导致轮胎打滑或空转。
离开Apex: 在触碰Apex之后,赛车会逐渐向赛道的另一侧移动,为下一个弯道或直道做好准备。这个过程叫做“离开Apex”(或叫“Exit”)。理想的出弯轨迹是让赛车尽可能贴近弯道外侧的路肩,这样可以最大化出弯时的速度。
最大化赛道宽度: 在整个出弯过程中,赛车手会充分利用赛道的全部宽度,将赛车“推”到赛道的边缘。这不仅能获得最大的直线速度,也为防守或应对后车提供了空间。

不仅仅是弯道:直道上的学问

除了弯道,黄金线路在直道上也有讲究:

“走线”: 直道上的行驶路线也并非完全直线。赛车手会根据赛道本身的微小曲率、路面情况(比如有没有砂石或油污),以及为了给对手制造麻烦(比如堵住内线)而选择略微偏离中心线的“走线”。
空气动力学: 在一些赛道上,赛道宽度、车身离地高度等都会影响到空气动力学效应。赛车手需要考虑如何在这种效应下优化自己的行驶路线。

其他影响因素:

黄金线路并非是一成不变的模板,它会受到很多动态因素的影响:

赛车调校: 不同赛车的悬挂、轮胎、空气动力学套件都会影响到最佳的行驶路线。例如,刹车性能好的车可以更晚刹车,空气动力学下压力大的车可以在弯道中更快。
轮胎管理: 赛车手需要平衡速度与轮胎损耗。为了在比赛后期保持竞争力,有时会选择稍微保守一点的路线来保护轮胎。
对手的存在: 在比赛中,你不是一个人在赛道上。对手的出现会迫使你改变你的理想路线,以进行防守或寻找超越的机会。
燃油量和赛车重量: 比赛开始时赛车较重,随着燃油消耗,赛车会变轻,这时最佳路线也可能随之调整。
天气变化: 雨天、潮湿的路面都会极大地改变赛道的抓地力,从而完全颠覆原有的黄金线路。赛车手在这种情况下需要对赛道有更敏锐的感知能力。
赛道本身的设计: 有些赛道会故意设计成某些特定的弯道组合,或者有特定的下坡或上坡路段,这些都会影响到最佳路线的选择。

总结来说,赛车比赛中的最佳行驶路线是:

以最大化出弯速度为核心目标。
遵循“内中内”的弯道哲学,但更加强调“晚切Apex”和“早加速”。
充分利用赛道的宽度,将轨迹“拉长”。
这是一个动态调整的过程,受赛车性能、轮胎状态、对手位置、天气等多方面因素影响。

这条黄金线路的形成,是赛车手对赛道无数次练习、对赛车理解、以及在瞬息万变的比赛中不断学习和适应的结晶。它不是简单的画线,而是速度、技巧和智慧的完美结合。

网友意见

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楼主是对的,最快路径不等于最短路径。
驾驶技术是一门学问,有时间可以买本书好好学学,见我这个回答


后面我会简单介绍赛车驾驶,可能会拖得比较久。曾经有人翻译了《Going Faster》这本书,非常感谢他的分享,先给出原翻译的博客供大家学习 Raboxer_新浪博客
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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。赛道是连续的,即使两个弯的几何形状完全一样,若入弯前和出弯后的路不同,那么这两个弯道的走法也不尽相同。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,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。所以对于新手来说,可以在直线上仅做刹车不打方向,在入弯阶段只打方向不踩刹车。下面通过一个例子的计算,来说明下不同入弯方式对速度的影响。
假设一个弯的极限速度是55km/h,也就意味着你必须在入弯前刹车至小于55km/h。按照先纯直线刹车至53km/h,再以这个速度打方向入弯到加速点,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,在转向点前全力制动减速至57km/h,然后在转向点和加速点之间带一点刹车入弯,逐渐减至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。相比上面第一种开法,会快0.24秒。这就是带刹入弯的技巧。

0.24秒看起来很少,但如果每个弯都快0.24秒,可能一整圈比赛下来一共能提高2秒,这算是相当惊人的一个提高了。

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。

4.1.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。

4.2.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

5.1.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。


5.2.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。


5.3.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。


5.4.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。


5.5.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。



关于转向特性,看这个答案吧汽车「飘」不「飘」跟哪些因素有关? - Brandon Lu 的回答,我实在懒得写了。。。

轮胎特性还没有看到特别好的答案,实在不行我之后再写。关于轮胎写一个相关回答,有兴趣可以看一下:

夹带几个私货,欢迎品鉴:

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