Апекс поворота что это
Что такое апекс поворота, и чем он важен для повседневного вождения
Мифический апекс – это то, во что непременно должен попасть каждый гонщик в каждом повороте по мнению каждого комментатора, и то, куда его должен привозить автомобиль по мнению каждого автомобильного журналиста. Мимо него нельзя промахиваться, с ним нельзя ошибаться, и его не так легко найти. Что же такое апекс, и почему это знание может пригодиться каждому водителю в повседневной автомобильной жизни?
С чисто геометрической точки зрения апекс – это вершина поворота, то есть, та точка, где колеса на стороне, в которую поворачивает автомобиль, будут касаться внутренней обочины или разделительной линии дороги. Если представить поворот в виде возвышенности, это будет геометрическая вершина, именно поэтому апекс и называют вершиной поворота. Еще его можно охарактеризовать как точку, в которой автомобиль движется медленнее всего, заканчивает поворачивать и начинает распрямлять траекторию, и в которой вход в поворот условно переходит в выход из него.
Однако геометрический апекс – не единственная важная точка в повороте: с точки зрения гонок он далеко не всегда лежит на лучшей траектории прохождения поворота. Там, кроме него, правят еще два апекса: ранний и поздний.
Ранний апекс – это точка, лежащая на внутренней обочине или разделительной полосе дороги до геометрического апекса – в этом случае получается, что автомобиль чуть «срезает» путь относительно траектории, включающей геометрический апекс, а затем выходит из поворота шире нее. Поздний апекс – обратная ситуация, когда автомобиль заходит в поворот шире траектории, содержащей геометрический апекс, касаясь внутренней части поворота уже после него, а выходит из поворота по более узкой дуге.
Говоря обо всех трех видах апекса, стоит понимать, что для каждого конкретного поворота идеальный апекс может отличаться от всех трех типов, тяготея к какому-то из них: ведь при прохождении поворота могут стоять разные задачи – например, пройти его максимально быстро или максимально срезать траекторию.
С точки зрения управления автомобилем важна разница между ранним и поздним апексом. При прохождении поворота по траектории с ранним апексом скорость на входе в поворот будет выше, а проходимый путь короче, но для того, чтобы уложиться в поворот и не вылететь на выходе, придется сильнее оттормозиться и активнее доворачивать руль после апекса, а также выходить из поворота более медленно и по более широкой траектории. В случае с поздним апексом все ровно наоборот: на входе дуга будет шире, а скорость перед апексом ниже, зато на выходе, после апекса, будет проще вписаться в поворот и, используя всю его ширину, выйти из него на большей скорости. Поскольку именно быстрый и контролируемый выход из поворота важен для успешного прохождения трассы, более правильным считается поздний апекс. Ранний апекс же часто считается ошибкой, так как заставляет доворачивать руль в повороте, рискуя стабильностью автомобиля и теряя скорость. Более правильным и безопасным является такое прохождение, когда после апекса водитель начинает распрямлять траекторию.
Промахнуться мимо апекса – обычно значит не попасть в ту самую оптимальную траекторию, на которой лежит желаемый апекс для поставленной задачи. Например, желая пройти поворот по траектории с поздним апексом, повернуть руль слишком рано и тем самым потерять скорость на выходе.
Теория прохождения поворотов – одна из фундаментальных сложностей автогонок. Мы же не будем углубляться в теорию с разными сочетаниями конфигураций дороги после поворота и рассмотрим условную дорогу общего пользования, где поворот один, имеет простую форму, и выход из него ничем не усложнен.
В таком повседневном вождении важно и полезно понимание того, что такое «правильный» поздний апекс. Как и гонках, каждый поворот здесь все равно уникален, а способ его лучшего прохождения зависит от множества факторов вроде типа дорожного покрытия, типа привода автомобиля, сезона, влажности дороги и прочего. Однако принцип позднего апекса работает на разрешенных скоростях практически универсально.
Суть более безопасного прохождения поворота в повседневной жизни заключается именно в выборе траектории с поздним апексом: стоит тормозить и выбирать оптимальную скорость до поворота, заходить в него шире, проходить его через поздний апекс и выходить по более узкой и, следовательно, безопасной траектории без риска не уложиться в поворот и вылететь на обочину или встречную полосу. То есть, в обычных дорожных условиях работает тот же принцип, который мы описали как правильный в первом пункте: для безопасного прохождения поворота нужно выбирать такую траекторию, при которой после апекса не нужно будет тормозить и доворачивать руль, чтобы вписаться в поворот – а наоборот, можно будет слегка прибавить газу и начать распрямлять передние колеса.
Для комментирования вам необходимо авторизоваться
А подписи с поздним и ранним апексом случайно под картинками не перепутаны? Уверен, там все наоборот должно быть.
А это, видимо, тема еще одной статьи. Вы смотрите на картинку слева направо, а вот автор считает, что все непременно смотрят снизу вверх 😉 И если смотреть ещё шире, что-то мне подсказывает, что у вас в навигаторе, как у всех, кто умеет пользоваться картами, сервер всегда сверху, а у автора «дорога едет на машинку» направленную всегда «прямо вверх».
«Поскольку именно быстрый и контролируемый выход из поворота важен для успешного прохождения трассы, более правильным считается поздний апекс. Ранний апекс же часто считается ошибкой, так как заставляет доворачивать руль в повороте, рискуя стабильностью автомобиля и теряя скорость. » С точки зрения автоспорта утверждение в корне неверное. Алексей, выбор точки апекса при прохождении поворота на трассе зависит от конфигурации трассы за этим поворотом. Если после поворота начинается относительно прямой участок, то имеет смысл войти по широкой дуге с поздним апексом, чтобы раньше открыться и выходить с ускорением. Потеря времени на входе компенсируется ранним разгоном. Но если после прямой или пологого поворота вы входите в связку медленных, то раннее торможение не принесет вам ничего: после вершины вы все равно не откроетесь. Следовательно, начав тормозить как можно позже и проходя с ранним апексом, вы увеличиваете длину скоростного участка перед поворотом, выигрываете время. Относительно пологие короткие повороты (>90°) между прямыми имеет смысл проходить с апексом, близким геометрическому. Именно о таком прохождении поворота и рассказывает видеоролик. В раллийных гонках, естественно, желателен поздний апекс, т.к. нет возможности накатать повороты до предела, как в кольце. А ошибка со скорстью на выходе может дорого стоить.
Дмитрий, вы совершенно правы, именно поэтому я и сделал оговорку, включив этот абзац:
Теория прохождения поворотов – одна из фундаментальных сложностей автогонок. Мы же не будем углубляться в теорию с разными сочетаниями конфигураций дороги после поворота и рассмотрим условную дорогу общего пользования, где поворот один, имеет простую форму, и выход из него ничем не усложнен.
«У нас была задача рассмотреть апекс с «бытовой» точки зрения, с практической так сказать, не углубляясь в гоночные составляющие» Но рассмотрели Вы его со спортивной точки зрения 🙂 Я ведь не просто так процитировал абзац. «Быстрый выход из поворота» важен только для гоночной трассы, «теряя скорость» тоже имеет значение только для спортсмена. С «бытовой» точки зрения, как раз, Вы апекс не рассмотрели. В чем преимущество позднего апекса на дороге общего пользования? Да в том же, в чем и на ралийном допе: при переборе скорости остается место для скольжения и возвращения автомобиля на заданную траекторию. Ранний апекс такой возможности не дает. Совет «выбирать оптимальную скорость до поворота» вообще универсален: при таком подходе любая траектория движения становится безопасной 🙂
Для этого и создано приложение.
Гоночная траектория. Часть 1.
Введение
Вход в поворот
Это точка после начальной зоны торможения, в которой вы должны начать поворачивать рулевое колесо. Различные повороты требуют различного угла поворота руля но, в конечном итоге, это определяется следующими двумя точками: апексом и выходом.
Апекс (вершина поворота)
Также называется точкой отсечения, апекс иногда описывается как середина поворота. Это верно, когда речь идет о постоянном радиусе, но, как мы узнаем ниже, это может ввести в заблуждение на реальной гоночной трассе. Лучше думать об этом как о точке, отделяющей фазы входа и выхода. Как правило, это область, которая находится на внутренней части трека, которую вы касаетесь перед тем, как начать возвращаться на внешнюю часть трассы и ускоряться.
Выход из поворота
Идеальная траектория
Вы сможете добиться этого, сдвинув точку входа в поворот так, чтобы оставаться “на газу” как можно дольше прежде, чем отпустить газ и начать торможение. В свою очередь, это отодвигает апекс так, что теперь дальше за поворотом последует траектория с постоянным радиусом, благодаря чему мы имеем самую “распрямленную” дугу. Это означает, что вы можете начать ускорение раньше, таким образом, к тому времени, как вы достигнете точки выхода, вы выйдете на следующую прямую на максимальной скорости.
Во-первых, гоночная траектория может казаться не натуральной, но с практикой, вы начнете инстинктивно адаптировать свою траекторию так, что вход и выход из поворота будут обеспечивать максимальную скорость прохождения круга. Держите в уме тот факт, что разные карты могут потребовать использования разных траекторий прохождения одних и тех же поворотов отталкиваясь от их характеристик. Опять же, это понимание приходит с опытом и практикой.
Ошибки на траекториях
Существует множество способов выбрать неправильную траекторию прохождения поворота. Как правило, ошибка заключается в выборе или слишком раннего апекса, или слишком позднего.
Ранний апекс, как правило, является результатом либо поворота слишком рано, либо слишком резко и, если вы не сделаете корректировок (включая серьезное снижение скорости, более крутой поворот руля и, следовательно, очень медленный выход) вы, скорее всего, в конечном итоге, вылетите за пределы трассы. Вы просто не сможете получить нужный угол поворота, чтобы проехать в пределах трассы (без замедления).
Еще кое-что любопытное
Гоночная траектория. Часть 2.
Типы поворотов
Маловероятно, что вы когда-нибудь найдете один и тот же поворот на каждом треке, который посетите. Но не смотря на то, что к каждому повороту необходимо подходить особо, существуют общие подходы, которые могут применяться к большинству поворотов, с которыми вы будете сталкиваться.
Один апекс
Большинство поворотов с одним апексом относительно просты и различаются, в основном, углом поворота. Предполагая, что до и после поворота следует прямая, гоночная траектория не должна отличаться от стандартной. Стремитесь к позднему входу, соблюдая осторожность, чтобы не переборщить, затем коснитесь внутреннего бордюра чуть позже, чем предполагается в случае “идеальной траектории”, и возвращайтесь на газ, направляясь к внешнему краю трека.
Шпилька
Хотя технически это тот же поворот с одним апексом, шпильки обычно требуют еще более поздний вход, то есть первое движение рулем будет более резким, что потребует более низких скоростей. Вы будете стремиться к очень позднему апексу, в результате, это будет лучшим способом вернуть скорость как можно быстрее на выходе.
Двойной апекс
Изменяющийся радиус
Повороты с изменяющимся радиусом можно разделить на открытые и закрытые. Во втором случае вам необходимо противостоять искушению повернуть в сторону центра трека, где он начинает изгибаться, и, вместо этого, проследовать наружу для позднего и резкого входа. Это позволит вам раньше выйти на газ, как только вы коснетесь апекса, и выйти по широкой быстрой траектории. В случаях, когда поворот сперва резкий, используйте более ранний и аккуратный вход, коснитесь апекса раньше, чем если бы это был 90-градусный поворот, и воспользуйтесь естественным расширением поворота на выходе для достижения максимального ускорения.
Шиканы
Шиканы для многих доставляют много хлопот, но они, на самом деле, не заслужили своей репутации. Если вы будете думать о них, как совокупности поворотов соединенных без привычной прямой, окажется, что искать оптимальную траекторию будет не сложно. Однако, важно понять, что, если только это не открытая широкая шикана, которую можно преодолеть практически по прямой, вам придется пожертвовать одним поворотом ради максимальной скорости во втором.
Изучение трассы
Поиск пределов
Если вы последите за опытными гонщиками на новых треках, вы увидите, как они вылетают с трассы с завидным постоянством. И они идут на это вполне осознанно.
Схожим образом скорость входа в поворот должна последовательно увеличиваться из круга в круг до тех пор, пока вы еще можете удержаться на апексе или на выходе.
Ориентиры
Как только вы найдете точки торможений, входы, апексы и выходы, вам непременно захочется попадать именно на них из круга в круг. Вместо того, чтобы пытаться запомнить их инстинктивно, вам следует выбрать ориентиры на трассе, основываясь на которых вы будете знать, когда тормозить, поворачивать и разгоняться.
Я б не советовал выбирать в качестве ориентиров газон и уж тем более пятна на трассе или камень на поребрике, который могут просто снести. Лучше сконцентрируйтесь на заметных отметинах в пределах дорожного полотна, например, выбоинах на поребриках или потертостях на разметке. И чем ближе к дороге эти ориентиры будут, тем лучше.
Апекс поворота что это
Слово «апекс» слышали, наверное, все любители автоспорта. Его часто употребляют комментаторы, и гонщики, и журналисты: «попасть на апекс поворота», «найти нужный апекс», «промазать апекс». Этими словами специалисты пытаются охарактеризовать, насколько чисто гонщик прошел поворот, насколько близок при этом был его автомобиль к идеальной траектории. Что же такое апекс?
Но что же это за идеал? По какой траектории должен двигаться автомобиль, чтобы пройти поворот как можно быстрее? Рассмотрим несколько вариантов. Можно ехать параллельно средней линии трассы: либо по ее внешней части, либо по внутренней (рис. 1, синяя и фиолетовая линии). Но в первом случае увеличивается дистанция, проходимая машиной в повороте. Во втором случае уменьшается радиус кривизны траектории, и движение по ней требует существенного снижения скорости в повороте. Поэтому ни та, ни другая траектории не являются оптимальными с точки зрения автомобильных гонок.
Чтобы сократить время прохождения поворота, имеет смысл его «срезать», сократив тем самым расстояние, проходимое автомобилем в повороте, заодно уменьшив кривизну линии движения. Такая траектория на входе и на выходе проходит вдоль внешних краев трассы, а в самом повороте касается его внутреннего края. На рисунке 1 она показана красным цветом.
Нетрудно посчитать, что при среднем радиусе поворота 60 метров и ширине полотна 12 метров движение по синей траектории приведет к необходимости проехать около 20 лишних метров, что приведет к потере времени порядка 0,2 с по отношению к красной траектории, не говоря о потере скорости за счет большей кривизны поворота. Движение же по более короткой фиолетовой траектории вызовет уменьшение радиуса кривизны траектории примерно на 20%, в результате средняя скорость движения в повороте упадет со 150 км/ч до 135 км/ч.
Использование несколько отличного от «естественнонаучного» определения имеет прикладной смысл и объясняется тем, что именно положение точки контакта с краем трассы в повороте наиболее наглядным образом определяет форму траектории движения автомобиля в нем. Грубо говоря, на такую точку гонщику гораздо легче «целиться». Таким образом, именно от положения апекса зависят минимальная скорость машины в повороте, скорость выхода из поворота и время его прохождения.
Чтобы лучше проиллюстрировать влияние апекса на характер движения, на рисунке 2 показаны две траектории движения в повороте-«шпильке» с переменным радиусом кривизны. Желтая траектория имеет поздний апекс, точка максимальной кривизны смещена ко входу в поворот. Апекс красной траектории расположен гораздо раньше, в результате вход в поворот по этой линии оказывается куда быстрее, зато на выходе приходится изрядно сбрасывать скорость, чтобы не выехать за пределы трассы. Траектория с поздним апексом является в данном случае предпочтительной, поскольку при практически равной средней скорости машины в самом повороте она позволяет получить лучшую скорость на выходе, ведь интенсивный разгон можно начинать раньше. Преимущество в скорости выхода из поворота будет реализовано на прямой, следующей за поворотом. Красную же траекторию, к примеру, может выбрать гонщик, защищающий свою позицию во время гонки, который стремится не пустить неугомонного соперника на внутреннюю часть трассы.
Но, как это часто бывает в Формуле-1, во всем надо соблюдать меру, и слишком поздний апекс может также негативно отразиться на времени прохождения поворота, ведь пилоту придется тормозить чересчур сильно на входе в поворот, чтобы прочертить крутую начальную часть траектории. А для некоторых поворотов вообще целесообразнее располагать апекс в середине или ближе к началу поворота. Характерный пример: поворот, постепенно распрямляющийся по ходу движения автомобиля.
Таким образом, можно говорить о некотором оптимальном положении апекса, который будет соответствовать наиболее быстрой траектории. В распоряжении команд Формулы-1 есть программное обеспечение, позволяющее определить наилучшие траектории движения автомобилей по трассе и расположение апексов во всех поворотах. Но поскольку критерием истины является практика, дальнейшие изыскания идеальных траекторий гонщики проводят во время тренировок. Для запоминания расположения апексов используются неподвижные зрительные ориентиры. Понятно, что апекс, соответствующий наилучшей траектории, может смещаться при изменении условий окружающей среды или настроек машины. Большую роль играют и личные предпочтения гонщиков.
На рисунке 3 показаны наиболее характерные точки гоночной траектории при движении автомобиля в повороте. При приближении к повороту пилот уходит на внешнюю по отношению к повороту часть трассы и начинает торможение. Кривизна траектории при этом незначительна, сила сцепления колес с дорогой тратится лишь на замедление движения. После окончания интенсивного торможения начинается зона наибольшей кривизны траектории. При проезде этого участка пилот не оказывает активного воздействия на педали «газа» и тормоза, стремясь использовать силу трения колес с трассой именно для поворота. Педалью «газа» иногда лишь несколько корректируется траектория движения машины. Пилот стремится закончить этот кривой участок траектории таким образом, чтобы попасть на выбранный им апекс, играющий роль мишени перед началом разгона. Нацелившись на апекс, автомобиль начинает разгоняться. Однако при этом пилот (или противобуксовочная система) продолжает контролировать усилие на ведущих колесах, стараясь вести машину на грани пробуксовки, избегая при этом сильного заноса, ведь машина все еще находится на искривленной части траектории. Особую опасность может таить в себе высокий внутренний бордюр, при наезде на который машина слегка подпрыгивает и кратковременно теряет сцепление с трассой. Миновав апекс и интенсивно разгоняясь по пологой части траектории, пилот порой движется на грани заноса, а иногда и с легким скольжением колес. При этом особую роль играет баланс автомобиля: важно иметь автомобиль с нейтральной поворачиваемостью, который скользит всеми четырьмя колесами одновременно. Наличие явной недостаточной, а особенно избыточной поворачиваемости изрядно ограничивает удаль пилота при выходе из поворота, ведь машина норовит либо спрямить траекторию, либо развернуться поперек трассы. При идеальном выходе машина выскальзывает на внешнюю часть трассы, касается полосатого бордюра и вновь возвращается четырьмя колесами на асфальт.
Все рассуждения о расположении апекса и идеальной траектории, приведенные до сих пор, относились к ситуации, когда после поворота следует достаточно длинная прямая. Однако на многих трассах встречаются связки из нескольких поворотов. При этом выход из одного поворота оказывается входом в следующий, и для достижения минимального времени прохождения всей связки необходимо учитывать взаимное влияние поворотов друг на друга. Здесь определение положения апексов оказывается куда более интересной задачей.
Связка из двух поворотов (рис. 4) примечательна тем, что, двигаясь по идеальной траектории в первом повороте, пилот теряет слишком много времени во втором и наоборот. Двигаясь по красной траектории, пилот лихо простреливает первый поворот, интенсивно разгоняется на выходе и оказывается на внешней, по отношению к первому повороту, части трассы. Но он не может реализовать преимущество в скорости на выходе, ведь впереди второй поворот. Мало того, по отношению к нему он находится на внутренней части трассы и вынужден тормозить слишком интенсивно, чтобы хоть как-то вписаться в злополучную связку. На следующем круге пилот избирает другую тактику и, двигаясь в первом повороте по траектории, далеко не оптимальной, старается компенсировать потерянное время, эффектно «прошивая» второй поворот и интенсивно разгоняясь по прямой (желтая линия). Такой маневр выглядит более оправданным, ведь скорость на выходе получается большей. Весь вопрос в том, насколько много времени потеряно в первом повороте. Скорее всего, истина находится где-то посредине, и на отыскание нужной траектории следует потратить больше двух кругов. Именно такие связки поворотов и являются наиболее сложными с точки зрения техники пилотажа.
Другим интересным элементом гоночных трасс являются S-образные повороты, или «эски». Служат они в основном для снижения скорости движения автомобилей на особо опасных участках трассы, и, зачастую, отличаются достаточно большой кривизной изгибов и высокими бордюрами. На рисунке 5 показана «врезанная» в прямую «эска» и две возможные траектории ее проезда. Обратите внимание, насколько траектории с апексами плавнее средней линии трассы в этом месте. Красная траектория обеспечивает быстрый выход из «эски». Атака всех бордюров происходит по прямым линиям, что снижает риск потери контроля над машиной, особенно при жесткой настройке подвески. Но эта траектория имеет участок с достаточно большой кривизной (зеленая точка), поэтому движение по ней требует интенсивного торможения перед «эской» и уверенного разгона на выходе из нее. Желтая траектория состоит из плавных дуг, и скорость движения по ней внутри «эски» будет выше. Выход из поворота получается не столь стремительным, зато при этом не происходит жесткой атаки бордюров.
Словом, в погоне за сотыми долями секунд гоночные автомобили выписывают на трассе самые замысловатые кривые. Положение и количество апексов для каждого поворота определяется конфигурацией и шириной трассы, высотой бордюров, особенностями настройки автомобиля, погодными условиями, ситуацией на трассе, качеством дорожного покрытия. Каждый поворот требует индивидуального подхода, и поиск апекса зачастую осуществляется интуитивно, благодаря внутреннему чутью пилота, подкрепленному, конечно, точными расчетами и анализом данных телеметрии.
В заключение хочется отметить, что описанная техника прохождения поворотов оправдана только на специально подготовленных трассах. Поэтому не ищите апекс при проезде перекрестка в центре города: скорее всего, он окажется на встречной полосе движения, а атака бордюров окончится поломкой подвески. Гоночные траектории подходят для гоночных трасс.