Deel 6: bandensparen
De introductie van de Pirelli-banden in 2011 zorgde meteen voor erg levendige en chaotische races. De banden sleten erg snel en moesten dus vaak in de pits vervangen worden. Zodoende werd het veld steeds door de pitstops gemengd, wat voor een hoop gevechten op de baan zorgde.
Aanvankelijk was de gebruikelijke strategie om zo hard mogelijk van start te gaan, om meteen de banden te verwisselen als ze grip begonnen te verliezen. Door de hoge bandenslijtage konden de tijdsverliezen in de pits op de baan ruimschoots worden goedgemaakt en dus was het alleen maar een voordeel om als eerste nieuwe banden te halen.
Langzaam kwamen de teams gedurende 2011 tot nieuwe inzichten. De Grand Prix van Monaco (zie foto) dat jaar was een goede leerschool. Gedoodverfde kampioenskandidaat Vettel besloot, nadat hij bij de pitstops de leiding was kwijtgeraakt aan Button, om op zijn oude set banden door te blijven rijden. Button dook in de race zelfs drie keer de pits in en raakte zodoende ook nog zijn plek kwijt aan Alonso, die twee keer zijn banden liet verwisselen. In de slotfase zaten ze met zijn tweeën de Duitser op te jagen. Inhalen bleek nagenoeg onmogelijk en nadat de race kort voor het einde werd onderbroken, moesten ze hun slotoffensief staken, zodat Vettel zowaar de race won.
Vettels bizarre strategie legde duidelijk het nadeel bloot van de agressieve bandenstrategieën die toen de norm waren. Niet altijd bleek het mogelijk om de tijdsverliezen in de pits op de baan goed te maken. Zeker op krappe circuits als Monaco was zoiets bijna onmogelijk. Toen de coureurs zich dat eenmaal realiseerden, gingen ze de races ook op een andere manier aanpakken. Bandensparen begon een gewoonte te worden.
Zo reden de coureurs zowel in 2012 als in 2013 zeer behoedzaam door de straten van Monaco. In 2012 zorgde een regendreiging ervoor dat niemand een pitstop wilde maken voor de verwachte regen omlaag kwam. In 2013 probeerde het team van Mercedes, dat in dat seizoen met enorme bandenproblemen kampte, de race op die manier naar zijn hand te zetten.
Het gevolg was dat de races minder chaotisch werden en daarom kwam Pirelli ieder jaar weer met zachtere banden aanzetten. In 2013 waren de banden extreem fragiel geworden, waardoor de coureurs in de race alleen maar bezig waren met hun banden in leven te houden. Het betekende dat de coureurs constant op 80-90% van hun kunnen reden, wat voor zowel de kijkers als de coureurs niet heel verheffend was. Daarnaast werden de strategieën steeds reactiever. Coureurs stopten niet meer omdat hun banden naar de knoppen waren, maar omdat ze de strategie van een directe rivaal moesten neutraliseren. Het maakte de races er niet interessanter op, maar het past binnen het plaatje dat de teams steeds weer nieuwe manieren verzinnen om hun coureurs op de baan zo min mogelijk met andere coureurs te laten vechten.
Optimale slijtage
Anno 2016 zijn de Pirelli-banden nog steeds vrij fragiel. Wel kunnen de coureurs met hun rijstijl hun bandenslijtage beïnvloeden. Als ze keihard pushen, zoals in de kwalificatie, zullen de banden harder slijten dan wanneer ze het in de race rustig aandoen. Eerder dit jaar legde F1 metrics op basis van de wintertests het verband tussen snelheid en slijtage bloot op Circuit de Barcelona-Catalunya, het testcircuit voor de meeste teams (vanwege de bochtige lay-out en het vaak milde klimaat).
De stippellijnen in de grafieken van het artikel geven aan dat de bandenslijtage nihil is als de coureurs heel voorzichtig rijden en enorm hoog is als ze echt voluit gaan. Ergens tussen die extremen zit natuurlijk een optimum, waarbij de coureurs de stint (de rondes tussen twee pitstops) in een zo kort mogelijke tijd afleggen.
De moeilijkheid van het optimaliseringsprobleem is dat de tijdsverliezen door bandenslijtage op den duur harder oplopen dan de tijdsverliezen door het bandensparen. Dat betekent bijvoorbeeld dat een coureur harder kan pushen als hij kortere stints rijdt. Vergelijk het met schaatsen of hardlopen: hoe korter de afstand, hoe harder de atleet zich in kan spannen.
Stel dat s de bandenslijtage (in seconden per ronde²) en f(s) de tijdsverliezen door bandensparen (in seconden per ronde) is. De functie f(s) ziet er bijvoorbeeld zo uit: f(s) = b·s^-k, waarbij b en k > 0. Het totale tijdsverlies over een stint met lengte R is dan: ½s·R² + f(s)·R = ½s·R² + (b·s^-k)·R. De optimale slijtage is dan: s = ((½R)/(kb))^(1/(-k-1)).
In een stint van 15 ronden met b = 3,4 en k = 0,25 is de optimale slijtage dan 0,176 seconden per ronde². Het tijdsverlies door bandensparen (f(s)) is dan 5,25 seconden per ronde. Dit lijkt meer dan het is, want om f(s) dicht bij 0 te laten uitkomen, moet de slijtage per ronde astronomisch hoog worden.
In de praktijk zal de bandenslijtage waarschijnlijk niet veel meer kunnen worden dan een halve seconde per ronde². Als dit het maximum is tot hoe hard een coureur kan pushen, dan moet de coureur in dit voorbeeld ruim een seconde per ronde langzamer rijden dan hij kan.
Hoe belangrijk het is om niet te snel en niet te traag van start te gaan, liet Grosjean dit jaar in de Grand Prix van Bahrein zien. Hij reed zijn Haas naar een knappe vijfde plaats in de race en dat had hij voor een groot gedeelte te danken aan het feit dat hij precies de juiste snelheid had te pakken. Anderen begonnen te traag of rookten hun banden in een te hoog tempo op, waardoor ze een stuk trager waren.
Flexibele bandenslijtage
In een tijdperk waarin de banden van cruciaal belang zijn, loont het om de banden zo lang mogelijk in goede staat te houden. Dit kan een coureur doen door voorzichtig aan de race te beginnen. Aangezien de banden bij de pitstop vervangen worden, verdwijnt de noodzaak om banden te sparen gedurende de stint. De coureur kan zodoende het tempo steeds verder opvoeren als de pitstops in aantocht zijn.
In het optimum zijn de tijdswinsten van extra snelheid in de huidige ronde gelijk aan de tijdsverliezen door extra bandenslijtage in de ronden tot aan de pitstop. Dit betekent dat op ieder moment t de volgende functie geminimaliseerd wordt: f(s) + s(R-t). Dit geeft het optimum voor s op moment t: s(t)* = ((R-t)/(kb))^(1/(-k-1)).
De grafiek geeft aan dat de coureur gedurende de stint steeds harder gaat pushen, waardoor zijn bandenslijtage toeneemt en zijn tijdsverlies door bandensparen afneemt. Aangenomen dat de coureur maximaal kan pushen, neemt de de bandenslijtage aan het eind van de stint asymptotisch toe. In de praktijk zal het wel niet zo extreem zijn, maar het is een feit dat coureurs pas aan het eind van hun stint echt pushen. In dit geval zou de coureur in de stint nog zo’n 3 seconden kunnen winnen ten opzichte van de optimale constante bandenslijtage. Over een raceafstand kan hem dat mooi een tiental seconden opleveren, wat het verschil tussen winnen en verliezen kan betekenen.
Toch wordt het bandensparen vooral gebruikt om een strategisch voordeeltje te krijgen. Het is namelijk belangrijk om snel te zijn als er echt wat te halen valt, zoals bij de pitstops. Coureurs die hun banden sparen, zijn sneller op het moment dat de pitstops in aantocht zijn en dat is heel prettig om de dreiging van de undercut te verminderen.
Vooral het team van Mercedes is er de laatste jaren goed in om races strategisch helemaal te domineren. Het idee is vaak om af te wachten totdat de naaste rivalen naar de pits gaan en dan volgen de grijze bolides pas. Zodoende blijven ze de hele race aan de leiding en hoeven ze zich niet bijvoorbeeld langs een hoop tragere deelnemers te werken, wat het nadeel is van een (te) vroege pitstop.
In de Grand Prix van China in 2015 baarde Hamilton opzien door het tempo na de eerste serie pitstops enorm te drukken, dit tot afgrijzen van zijn team en teamgenoot Rosberg, die Vettel steeds groter in zijn spiegels zag worden. Nadat de Ferrari voor de tweede keer banden wisselde, gooide Hamilton het tempo ineens enorm omhoog, zodat hij na zijn laatste pitstop de leiding ruimschoots behield. Het was een indrukwekkend staaltje racetactiek, al was het voor de kijker allemaal niet bijster interessant.
Later heeft Hamilton dezelfde strategie nog veel vaker toegepast. Hoewel het hem hielp races te domineren, lijkt het in Maleisië zijn ondergang te zijn geworden toen de motor uit elkaar klapte op het moment dat hij pushte om een pitstop voorsprong op de Red Bulls te pakken. Een mooi voorbeeld van bandensparen om tegenstanders op het verkeerde been te zetten en toe te slaan via de pitstops, was de Grand Prix van Hongarije. Of het door de nieuwe asfaltlaag kwam of niet, zullen we wel nooit weten, maar feit was dat het bijna onmogelijk was om in te halen, dus kwamen alle positiewisselingen aan kop tot stand door de pitstops:
De grafiek geeft de voorsprong (negatieve waarden zijn dus een achterstand) van elke coureur in de top 6 weer op het gemiddelde tempo van de uiteindelijke winnaar. Wanneer de grafiek omhoog gaat, is een coureur snel, wanneer ‘ie omlaag gaat, is ‘ie langzaam. De bijna verticale lijnen omlaag zijn pitstops.
Te zien is hoe de Mercedes de eerste acht ronden het tempo drukken (1). De Red Bulls van Ricciardo en Verstappen (“Ik rijd als mijn oma!”) houden het tempo aanvankelijk prima bij. Daarna gooien de grijze bolides het tempo omhoog, terwijl de Red Bulls niet of nauwelijks versnellen. In de achtergrond komt Vettel opzetten. Hij rijdt het gat naar Verstappen bijna dicht, waarna hij nieuwe banden haalt. Red Bull reageert door eerst Ricciardo binnen te halen en daarna Verstappen. Verstappen heeft een trage stop en valt terug tot achter Räikkönen, die vanuit de middenmoot was gestart (2). Hamilton drukt na zijn stop opnieuw het tempo vooraan (3). Ricciardo loopt in en stopt vroeg in de hoop de Mercedes via de pitstops te kunnen verslaan (4). De Mercedes gooien het tempo omhoog en gaan op oude banden harder dan Ricciardo op nieuwe banden (5). Räikkönen maakt als laatste zijn tweede stop en keert achter Verstappen de baan op. Vettel nadert Ricciardo, die meer dan een halve raceafstand op zijn laatste setje banden moet afleggen (7). Verstappen heeft handen en voeten nodig om Räikkönen achter zich te houden (8).
Conclusies: 1) De Red Bulls konden in hun eerste stint niet versnellen en werden daardoor een prooi voor Vettel, die dankzij de undercut voorbij Verstappen kwam. 2) De Mercedes zetten Red Bull op het verkeerde been door opzettelijk heel langzaam te gaan. Hierdoor kwam Ricciardo duidelijk op een suboptimale strategie te staan, waardoor hij in de slotfase veel terrein moest prijsgeven.
Kortom: bandensparen is in de huidige Formule 1 erg belangrijk. Niet alleen kan de juiste mate van agressie tientallen seconden op de baan schelen, maar ook kan slim bandenbeheer gratis posities via de pitstops opleveren.
