Stratégie et optimisation des différents paramètres de course de la Formule 1

Veysel T.

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Stratégie et optimisation des différents paramètres de course de la Formule 1

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Thèmes abordés

Formula 1, formule 1, stratégie, optimisation, paramètres de course, logiciels, ingénieurs, stratèges, moteur, châssis monocoque, innovations technologiques, monoplace, Camilla Mastromarco, Marco Runkel, FIA Fédération Internationale de l'Automobile, FOM Formula One Management, publicité directe, profit, règlementation symétrique, Formula One Constructors Association, KERS Kinetic Energy Recovery System, pneus, gestion d'arrêt, Grand Prix d'Autriche

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Le 22 juillet 1894 se déroule la "Paris Rouen" la première course automobile de l'histoire, avec des voitures atteignant 20km/h maximum. Malgré tout l'évènement connait un vif succès et les compétitions se multiplient les années qui suivent.
C'est alors en 1950 que la Formule 1 fait son apparition avec le premier championnat du monde de pilote, puis en 1958 le championnat du monde constructeur. Les méthodes de stratégies et d'optimisation n'étaient pas très avancée, le but étant simplement d'aller le plus loin et le plus vite possible en alliant conduite et sécurité. C'est le début des innovations technologiques avec l'idée de placer le moteur à l'arrière, le châssis monocoque, l'invention de l'aileron, le moteur turbocompressé, le châssis à effet de sol, l'irruption de l'informatique. Au fur et à mesure des années, les monoplaces connaissent de véritables transformations, à la fois esthétiques et performance, en devenant de plus en plus sophistiqués, plus puissants (avec des vitesses de pointe de 370 km/h), présentant ainsi un budget très important pour les écuries.
Par ailleurs, plusieurs règlements ont été mis en place par la FIA afin de garantir la sécurité des pilotes et de maintenir une forme d'équité entre les écuries. De plus, les écuries ont commencé à se préoccuper davantage sur les études de stratégies possibles à l'aide logiciels et d'ingénieurs stratèges.

Sommaire

Règlement et technologies
1. La règlementation et l'environnement des courses de Formule 1
2. Le modèle économique de la FIA
3. Exemples concrets de technologies régulées par la FIA
Développement et analyse des stratégies en Formule 1
1. Stratégie des pneus et gestion d'arrêt au stand
2. Analyse stratégique du Grand Prix d'Autriche
3. Stratégie de communication de Mercedes : rivalité Rosberg/Hamilton
La quantification et l'impact des stratégies
1. Exposition d'un phénomène récurrent en Formule 1
2. Le carburant, un élément à ne pas ignorer
3. Un chiffre à nos stratégies
4. Optimisation du temps de course en fonction des arrêts

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Extraits

[...] Daniil Kvyat (Toro Rosso) UT Voie des stands ABANDON (Donnés extrait de www.f1fanatic.co.uk) Tableau de statistiques Pneus Statistiques des pneus utilisés (en tours) Utilisation Ultra tendre Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max fois Super tendre Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max fois Tendre Min. 1st Qu. [...]

[...] Or au GP d'Australie la moyenne de consommation de carburant est de 2,5Kg/tour. Ce qui fait que chaque tour son chrono diminuera de -0,0722/(10/2,5)1= 0,01805 seconde. Voici le graphe illustrant l'observation et l'estimation du chrono d'un tour en fonction du nombre de tour (donc -2,5kg/tour en moyenne due à la consommation d'essence) pour nos 3 pilotes. (F1framework - Race strategy explained) Un chiffre à nos stratégies Reprenons l'exemple donné par M. Bollini. Soit 2 stratégies possibles A ou utilisant la même séquence de pneus, super-tendre, medium et pour finir medium également. [...]

[...] Ou encore commencer avec des pneus médium, rentrer au 18[ème], sortir avec des pneus tendres, rentrer à nouveau au 41[ème] et sortir avec des ultras-tendres. Partons du principe que les 7 types de pneus sont à la disposition des pilotes et qu'ils sont contraints de faire deux arrêts. Puisque les pilotes ont deux arrêts possibles, ils peuvent donc s'arrêter au 1[er] et au 3[ème] tour, comme au 7ème et au 34ème . Il y a 1596 stratégies d'arrêts aux stands possibles et comme les pilotes ont le choix à 7 types de pneus trois fois, soit 7[3]=343 stratégies de pneus possibles. [...]

[...] Les conditions de premier et second ordre sont alors : A l'équilibre, l'équation indique que les deux équipes choisissent la même quantité d'effort, e1 = e2 = qui est égale à : Avec αiei > αjej, les probabilités à l'équilibre sont : En remplaçant les équilibres et dans l'équation on obtient les profits attendus à l'équilibre : Le profit de l'équipe 1 est supérieur à celui de l'équipe et est vérifié pour : Ainsi, l'équation qui définit les efforts des deux équipes à l'équilibre, constitue l'unique équilibre de Nash de la compétition. La deuxième étape du modèle explicite la maximisation du revenu de la FIA. Comme dit précédemment, plus les courses sont regardées et plus la FIA maximise son revenu. En effet, le revenu de la FIA est directement corrélé à l'intérêt des fans. Le fait que les fans préfèrent des courses à l'issue incertaine et donc avec une forte compétition entre les équipes constitue l'hypothèse de départ pour maximiser le revenu. [...]

[...] Par des analyses statistiques et économétriques, la FIA détermine ainsi son modèle de maximisation de profit au cours du temps. De manière plus actuelle, la règlementation de la FIA favorise les grandes écuries, puisqu'elle n'applique pas de règlementation asymétrique. En effet, sanctionner uniquement les performances d'une grande écurie ou tout simplement l'interdire de participer à certaines courses, bien que cela augmenterait l'incertitude de l'issue des courses, nuirait fortement au profit de la FIA puisque les fans de cette grande écurie ne regarderaient pas la course et même les fans d'autres écuries auraient des chances plus grandes de ne pas regarder cette course aux règles injustes. [...]

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