F1赛道设计研究(2.2版)

F1赛道设计研究

上海市南洋模范中学 高一（4）班

组长：10433 沈正旸 助教：10416 钱诗韵 副组长：10430 刘栋玮 组员：10440 余泓谷

F1赛道设计研究

一、摘要

1. 重要性：

F1已然成为世界上最受瞩目的运动项目之一。而随着它在中国的举办，F1这项世界上最顶尖的运动也收到了许多中国车迷的喜爱。作为F1运动的重要组成部分，F1赛道对于车手的驾驶、赛车的调教起到了决定性的作用。而现在，F1赛道已不仅仅是比赛场地，它还蕴含了方方面面，成为了赛车运动的一种文化符号。作为F1车迷，我们不仅仅关注赛场上的争夺，同时也关注组成F1这项运动背后的故事。 2. 研究问题：F1赛道设计主要涉及到哪些方面

3. 研究假设：涉及众多不同角度，不仅仅局限于赛道的线路

4. 研究主要方法：通过对互联网上资料的选取，前往2011年F1上海站比赛观察分析，以及对之前看的比赛的总结得出结论。

Part I. Summary

1. Importance

Formula 1 has already been one of the popular sports in the world. While it step into the 8th year in China, more and more fans are attracted by this sports with high technology content. As a important element of F1, the tracks play a decisive role in no matter how to drive and how to setup the cars. And now, the tracks are not only the place to race, but also contain a lot. And they become a cultural symbol of autosports. As F1 fans, we do not only concern about who wins the title, we also look forward to know the story behind the sports. 2. Target

Get to know what does F1 tracks’ designing involves. 3. Hypothesis

It involves different points. Not only the layout of the track. 4. Methods

1. Search for the relative information from the Internet

2. According to the on-the-spot investigation of 2011 F1 Chinese Grand Prix 3. Summarize the races before

二、前言

见过许多关于F1比赛的报道以及剖析，许多都是关于车手们精湛的超车技术以及赛事目前的格局，却很少关注赛道设计的精美之处。F1赛道设计并非天马行空，设计师要使比赛精彩的同时，要考虑多方面，体现F1作为最烧钱运动的商业化的一面。

三、研究结果 （一）、安全性

赛道设计师必须能够将国际汽车联合会（FIA），这个全球汽车赛事的主办单位所制订的严格安全标准考虑在内，这些标准包括了精准的跑道长度、宽度和坡度、起跑区及护栏高度。以一级方程式赛场为例，至少要有3.5公里，最多7公里的长度，宽度最少得有12米，起跑区的直路起伏不能超过2％。

1、赛道材料 [关键词]沥青

沥青作为F1赛道路面部分的铺设材料，由于其使用范围的不同，比普通路面上的沥青检验标准更高，铺设的平整度要求更严格。每一条F1赛道必须摊铺上、中、下三层沥青。其中，最下层10厘米的粗沥式沥青混凝土承重层，其平整度8毫米以下；中间4毫米中粒式沥青混凝土粘结层，其平整度5毫米以下；最上层采用4厘米的改性沥青混合料作为表磨耗层，其平整度2毫米以下。

然而F1历史上，由于沥青而造成比赛取消或推迟的并不少见： 1982年的美国底特律站，车队到达时惊讶地发现这场街道赛的赛道竟然没有完成施工。经过赛会组织者、FIA、车队车手代表等多方协商，周五的练习赛也被迫取消。

1985年比利时斯帕，之前一年赛会根据车手们对于下雨后赛道表面抓地力不足的抱怨，耗资300万英镑重新铺设沥青。然而周五练习赛开始后，赛道表面因承受不住压力及高温而大面积出现裂缝，车手们集体以安全性为由拒绝参赛。经过与FIA的协商，赛事组织方只得付出高额罚款推迟比赛。

然而随着时间的推移，近两年这种情况还时有发生：

图1

2008年加拿大维伦纽夫赛道（图1），脆弱的沥青再次成为车手们的焦点话题。与09年的问题相似，新补铺的黑色沥青从周六排位赛开始逐渐脱落，问题最严重的位置就是10号发卡弯。特别是赛车大力刹车时路表沥青不堪重负，对车手来说这导致赛车在弯道失去抓地力，无法刹车。车手们对于这个问题格外关注的原因是就在2007年的加拿大大奖赛上，宝马车队车手库比卡就在这一弯道因为赛车失控而撞墙。这一事故也是21世纪F1最为严重的事故。（图2为库比卡2007年事故）

图2

图3

2010年韩国首次举办F1大奖赛（图3），由于建设赛道的工程延期完成，路表沥青承受能力未达到比赛要求，在小雨的天气下赛道开裂、沥青油脂与雨水漂浮在赛道表面，使周六排位赛不得不消耗两个半小时。

图4

今年，是F1进入中国的第七年。上海国际赛车场的主办方对赛道进行了一系列维护，重头戏就是对赛道沥青进行修补工作（图4）。建造时为制造高低落度差的效果，部分赛道用了复合材料垫高，使用七年后出现细微沉降，路面因此颠簸，有安全隐患。听取车手建议后，主办方重新铺设了1号、8号及14号弯的沥青。

车手们时常希望多一点抓地力，以便高速度前进与短距离刹车，然而这样的话，比赛就失去可看性。另一方面，抓地力较低时，比赛的风险也就相对提高。这就是为什么车队与车手会在安全性方面考虑较多的原因。对此，多年的车手发言人F1七冠王迈克尔·舒马赫非常愿意去聆听关于赛道设计的解说，他甚至还会提出建议或意见让设计师参考设计。 2、整体规划 [关键词]光线

F1近年来正从欧洲转战亚洲市场，但F1的市场及车迷却以欧洲车迷为主。因此，为适应欧洲车迷观看比赛的时间习惯，亚洲的部分比赛会因为时差而面临光线问题：

图5 图6

2008年新加坡站街道赛是F1历史上首场夜战，为了提供充足的光线，赛道的灯光系统所设计的光线投射器1,500个，其总亮度高达3,000勒克斯，是一般足球场亮度的4倍。（图5、6为新加坡大奖赛比赛用灯）

图7 2009年的阿联酋-阿布扎比站，更是F1史上首场跨日夜的比赛。设计者要考虑到落日时阳光的入射角，尽量不在此时车手们的视觉盲区设计弯道。 同样的问题出现在近两年的马来西亚站。由于考虑到欧洲观众的收视习惯，马来西亚站由原来的下午两点延后了两个小时至下午五点，这样90分钟的比赛进入后半段后，阳光斜射会给车手们造成很大的影响。阿隆索、巴顿等车手都曾经对光照问题提出过抗议。

由此看来，赛道设计不仅仅要面对技术与地形等问题，还要考虑赛道上阳光的射入角对车手的影响、大雨后跑道的排水功能，以及当地的文化与建筑等问题。

（二）、观赏性

比赛的精彩程度是衡量F1赛道设计的重要指标。 2010年年末收官站，冠军竞争者阿隆索由于被佩特罗夫阻挡40圈却无法找到超车机会，而错过世界冠军。这引起阿隆索车迷以及媒体对于赛道设计者赫曼-蒂尔克的指责。（后面没有提到阿布扎比赛道）

举几个经典赛道为例： 1、英国银石赛道

图8

作为F1的发源地，银石赛道前身是一座二次大战时的军用机场，拥有很长的直线道与高速的弯道，这不仅测试赛车的性能，更是在考验着车手驾驶技术和胆识的极限度。

银石赛道最具有特色的便是2至6号弯的五连S弯。车手5档以240km/h的高速通过第一个Copse弯；接着是一段不长的加速路段可达6档272km/h，然后是角度逐渐变大的三个连续弯道Maggots、Becketts与Chapel，车速由5档272km/h进入然后降至4档160km/h，再以5档248km/h出来。也许上述数据较为抽象，那让我们更加具象地体验这一系列的弯道。车手将在这里受到各个方位的G力，向左4.1G，向右4.7G，这就意味着，车手在过弯时，颈部将会受到4.7倍头部的重量（大约50kg）。这对车手们的身体素质提出了极大的考验。

虽然说银石赛道作为F1的发源地，一直留在F1的版图中，但是，由于经营不善及赛道相对乏味，它也面临着被踢出F1赛历的可能。2009年，银石赛道进行了修改，新增了3个弯道，其中的两个发夹弯为车手提供了充分的超车空间，这也增强了比赛的观赏性。

2、意大利蒙扎赛道

图9

蒙扎赛道是整个F1赛历中速度最快的赛道，在直道上的速度可以达到370km/h。它也是F1历史中老资格的赛道，同样从未缺席过任何一年。蒙扎的刺激一在于它的直线速度，而在于车手在几乎零下压力的情况下如何控制好赛车，走最精准的赛车线。同时值得一提的是，蒙扎也是法拉利车队的主场。

于1922年建成，蒙扎位处于米兰东北30公里，而从一级方程式有史以来，蒙扎都是意大利F1比赛的主办地。这里是全年赛程中最快的赛道之一，蒙扎要用上非

常硬的调校和低下压力。大部份车手都会把握在悠长的直路上争取高速和时间。如此的话车手们就必须在弯道中提高警觉，因为弯中的下压力已被牺牲。

蒙扎赛道最为著名的弯道是最后一弯帕拉波里卡弯。这个弯过得好坏直接将会影响到大直道的尾速。而大知道后的第一弯也是蒙扎赛道的超车点之一。同时，这个弯道也极其危险，稍有不慎便会滑出赛道。1970年的意大利站，当时的积分榜领先者约亨·林特便在这个弯滑出赛道，车毁人亡，却由于在积分榜上领先优势巨大而最终加冕当年的年度总冠军。

（三）可发展性

赛道不是一日建成的，也必然不能只用之一日。如何充分发挥赛道用途以取得更大利益，是设计赛道时需考虑到底因素。通常赛道设计必须考虑：

1、地理位置

[关键词]方便快捷

赛事组委会会列举出候选区域交给专业设计人员，制作卫星和CAD图像，随后赛道设计师等相关人员一起赴现场考察后再定位。否则，一个疏忽便可能引起日后赛道的生存危机。 以土耳其伊斯坦布尔公园赛道为例。赛道位于伊斯坦布尔出于亚洲的部分，距离国际机场所在的欧洲部分100多公里的路程。交通的不便使观众不愿浪费时间在堵车上，从而导致越来越少的人看比赛。这使它仅5年就陷入财政危机。

而成功的赛道也不少：就拿家门口的F1上赛场来说，国际汽联旗下的F1运动在纯商业化运作后F1赛事已使嘉定成为“汽车城”，无论是否在比赛日，嘉定城区内各种与F1相关的倒计时牌、大型户外广告、海报、横幅标语等宣传品随处可见，而在距离上赛场仅7公里的安亭也诞生了国内惟一以汽车文化为主题的汽车博览公园。F1运动可以彻底影响一座城市。地铁直达上赛场后，地价上涨将近十倍；又促进旅游业发展，每年因F1前来嘉定的境外游客约5万人，酒店入住率达100%；而赛事期间星级酒店房价平均涨幅达200%，业务增额约为2.8亿元。以游客在嘉定逗留3天计算，嘉定的住宿、交通、餐饮、景点门票等收益在4亿美元左右。

除此之外，上赛道还将举办全国汽车锦标赛，卡丁车、房车、摩托车场地赛等一系列赛事，例如今年F1比赛期间，保时捷卡雷拉杯的比赛就作为垫赛在比赛日F1比赛前进行。诸如此类的比赛无疑也会带来与F1赛事类似的推动效应。

2、目的明确

[关键词]量身定做

设计师对赛道的弯道及缓冲区等硬件设备的设计并非天马行空，而是根据主办方的目的行事。

若主办方只想举办F1赛事，则可将减少缓冲区的面积及数量，从而增加车手的失误，提高比赛可看性。对于减少缓冲区的极端做法便是举办街道赛。近年来，F1赛历上的街道赛已从原有的摩纳哥大奖赛扩充到瓦伦西亚、加拿大、新加坡大奖赛4站。若主办方还想承办MotoGP的赛事，则必须考虑摩托车比赛的危险性及事故高发性，增加缓冲区以确保摩托车手的生命安全。（图10为上赛场15号弯的缓冲区，图11为上赛场14号弯的缓冲区）

图10

图11

3、资金保证

[关键词]资金为王

成熟的赛道建设方案以及详细的规则出炉后，主办方会带着蓝图吸引投资商，从而得到充足的建设及办赛资金。

图12

阿布扎比是是所有F1新成员国中最无后顾之忧的。为举办F1赛事，这片“穷得只剩石油”的土地轻而易举地投资60亿美元——围海造田，阿拉伯海上人工造出一个面积为25平方里的小岛，这也是历史上第一个为F1而生的岛。可他们还建了世界上最大的法拉利主题公园，获得利益。

然而并非所有地区都如此富裕：英国多宁顿公园就因资金没到位导致改建工程迟迟无法开展，失去办赛权。 参考文献

[1]《F1速报》：2010、2011 [2]《宝马杂志》：2004

四、讨论与展望

F1赛事在不断发展，其赛道设计的理念也在不断发展。近年来以成功将比赛在夜间举行，这也离不开科技的发展。未来的F1赛道设计，将不仅仅以地理位置、赛道性质和资金为基础，也不会只以安全性、观赏性和发展性为要求，但我相信这些要素依旧是一条成功的赛道所必不可少的。我们认为，未来的F1赛道应有以下几个特点：

1. 街道为主，专业赛道为辅

近年来，街道赛在F1中的比重越来越重。而FOM主席伯尼·埃克莱斯通也对街道 赛情有独钟。街道赛有着它独特的魅力。这一点，从F1中的俗语“得摩纳哥站者得天下”中便显露无遗。街道赛的难度比普通的赛道高出不少，这不仅仅是针对车手的驾驶技术，同样也针对车队对于赛车的调教以及对于赛车可靠性的考验。以摩纳哥站为例，78圈，262公里的比赛，赛车需换档三千余次，而一场普通的比赛则为两千次左右。又例如加拿大站，缓冲区的缩小便造成了2007年库比卡的事故。街道赛的惊险程度自然不必赘述，但安全性将是它面临的一大难题。街道赛的另一大优点便是节约了大面积的土地及建造专业赛道的成本，只需在每年赛事举办前搭建临时看台及路肩即可。街道赛还可以最大程度地推广举办地。除了瓦伦西亚站，街道赛的赛道都是市中心的道路。这是一个向全世界展现自己城市魅力的绝佳机会。但例如上赛场这样的赛道，距离市中心有相当大的距离。这样并不能展示上海的特色。（图13为加拿大人工岛上的赛道，图14为新加坡夜战）

图13 图14

2. 快速宽大赛道成为主流

F1是一项集合了速度与技巧的运动。它的魅力在于惊险的超车和引擎的轰鸣声。所以，

超车和大直道便是展示这两样魅力的舞台。而且，自从2011赛季DRS（可变式尾翼）的引进以及KERS（刹车动能回收系统）的回归，直道尾端的竞争将会更加激烈。这时，提供车手们超车的舞台便必不可少。放眼F1，快速宽大的赛道俨然占据了赛历的大半壁江山。尤其是近几年的新成员，包括阿布扎比、全罗南道、伊斯坦布尔等，都以快速闻名。而那些慢速赛道，除了街道赛的摩纳哥，几乎已经消失殆尽，只剩“黑马的温床”匈牙利匈格罗宁赛道。可见，快速宽大的赛道必将成为未来F1赛道设计的主流方向。

3. 高难度、低事故弯道的增加

F1除了直道上尾速的比拼，另一特色便是弯道。61年的历史长河中，不少赛道都有它引以为豪的弯道。上赛道那看似永远走不完的一号弯，银石的五连S弯，伊斯坦布尔那极具挑战性的四顶点弯（8号弯），铃鹿赛道的130R弯，斯帕赛道那海拔落差超过20米的电梯弯。这些弯道，都对车手的驾驶技术提出了极高的要求，一不小心便会滑出赛道，但由于过弯线路的多样性，反而不容易造成事故。这正是车手、组织者和车迷都最希望看到的结果。所以，在未来的赛道设计中，相信才华横溢的设计师们一定会设计出更多让我们意想不到的惊险弯道。（图15为上赛场1号弯，图16为斯帕赛道电梯弯）

图15 图16 五、总结

F1运动61年的历史中，近百条赛道在这个舞台上展示了自己。它们或快或慢，或长或短，但它们都包含了赛道设计者们的无数心血。赛道设计，是一门艺术，将建筑的线条美与F1的速度与激情结合了起来。所以，赛道的设计，不能够仅仅用好坏来评价，它们都让我们最直观地感受到了赛车运动的精彩。

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