1 Einleitung
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Connected_Cars_in_der_Formel_1 Hochschule: Standort: Studiengang: Veranstaltung: Betreuer: Typ: Themengebiet: Autor(en): Studienzeitmodell: Semesterbezeichnung: Studiensemester: Bearbeitungsstatus: Prüfungstermin: Abgabetermin: Fallstudienarbeit Hochschule für Oekonomie & Management Düsseldorf Bachelor Wirtschaftsinformatik Fallstudie / Wissenschaftliches Arbeiten Prof._Dr._Uwe_Kern Fallstudienarbeit Connected Cars Fabian Heuing, Fabian Taterka, Jan Hesselmann Abendstudium 4 begutachtet Inhaltsverzeichnis • 1 Einleitung • 2 Grundlagen ♦ 2.1 Definition Connected Cars ♦ 2.2 Ziele von Connected Cars ♦ 2.3 Anwendungsgebiete ◊ 2.3.1 Kommunikation ◊ 2.3.2 Sicherheit ◊ 2.3.3 Effizienz • 3 Umfeldanalyse Formel 1 ♦ 3.1 FIA ♦ 3.2 Wirtschaftliche Kennzahlen ♦ 3.3 Gremien ♦ 3.4 Teams ♦ 3.5 Allgemeines Reglement ◊ 3.5.1 Technisches Reglement ◊ 3.5.2 Sportliches Reglement • 4 Technologie in der Formel 1 ♦ 4.1 Lieferanten ♦ 4.2 Hardware ♦ 4.3 Software ♦ 4.4 Funktionsweise ♦ 4.5 Fallbeispiel Connected Cars in der Formula Student • 5 Fazit • 6 Abkürzungsverzeichnis • 7 Abbildungsverzeichnis • 8 Fußnoten 1 Einleitung Michael Schumacher ist zurück in der Formel 1! Nach drei Jahren Pause ist der Rekordweltmeister auf die internationale Motorsportbühne zurückgekehrt. Unter den Motorsportexperten herrscht Einigkeit darüber, dass 1 Einleitung 1 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Michael Schumacher das Fahren in der Zwischenzeit nicht verlernt hat. Allerdings stellt sich die Frage, wie schnell er sich auf die zwischenzeitlichen Änderungen im Reglement und die damit verbundenden technischen Anpassungen der Rennwagen einstellen kann. Unterstützung für diese Aufholjagd erhält er dabei von den zahlreichen Ingenieuren in seinem Team, die mit der "Connected Car"-Technologie permanent mit dem Fahrzeug verbunden sind und alle Informationen des Fahrzeugs sammeln und auswerten. Die Formel 1 ist mit einem weltweiten Umsatz von fast 2,5 Milliarden EUR[1] (Saison 2007) eine der umsatzstärksten Motorsportserien der Welt. Ihr Anspruch liegt nicht darin, die besten Fahrer der Welt gegeneinander fahren zu lassen, sondern auch noch Motorsport am Rande des technisch Machbaren zu bieten. Obwohl sich aufgrund der weltweiten Automobilkrise in der aktuellen Saison einige namenhafte Teams, wie beispielsweise Toyota, aus der Formel 1 zurückgezogen haben, hat diese Rennserie mit ihren 19 Rennen in 18 Ländern nichts von ihrer Anziehungskraft verloren. Allerdings hat sich gezeigt, dass im Zuge der weltweiten Wirtschaftskrise auch die Formel 1 umdenken muss. Die seit Jahren kontinuierlich steigenden Budgets der Teams müssen gebremst werden, wenn man die Zukunft der Rennserie mit einem ausgewogenen Teilnehmerfeld sicherstellen möchte. [2] Ein Mittel, die Kosten der beteiligten Teams zu reduzieren, ist die Verkürzung der Testzeiträume vor der Saison und die Begrenzung der Anzahl der einzusetzenden Motoren pro Rennwochenende. Diese Maßnahme sorgt zwar auf der einen Seite für eine Kostenersparnis bei den Teams, bedingt aber auf der anderen Seite eine noch detailliertere Aufzeichnung und Auswertung der Fahrzeuginformationen während der Testläufe und des Rennens. Die "Connected Car"-Technologie unterstützt die Teams dabei, Verbesserungenspotenziale am Fahrzeug zu finden und eventuelle Fehlerquellen abzustellen. Ziel dieser Hausarbeit ist es, dem Leser einen Überblick über die Fahrzeugkommunikation mit der Umwelt, die auch als Connected Cars bezeichnet wird, zwischen dem Rennwagen und der Boxengasse zu geben. Nachdem anhand einer grundlegenden Definition erklärt wird, was unter Connected Cars zu verstehen ist, werden anschließend die Ziele und die damit verbundenen Anwendungsgebiete im herkömmlichen Automobilbau näher erläutert. Im Anschluss folgt eine detaillierte Umfeldanalyse der Formel 1. Zu diesem Zweck werden neben den involvierten Gremien und Teams auch das Reglement betrachtet. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Reglement im Bereich der Connected Cars, d.h. der Fahrzeugkommunikation. Im weiteren Verlauf erhält der Leser einen Überblick über die technische Umsetzung der Fahrzeugkommunikation in der Formel 1. Abschließend wird das Thema Connected Cars noch am Beispiel der Formula Student näher erläutert und ein Ausblick über die mögliche Entwicklung der Connected Cars in der Formel 1 gegeben. 2 Grundlagen Dieser Abschnitt soll dem Leser neben einer grundlegenden Definition der Bedeutung "Connected Cars", auch die Anwendungsgebiete im herkömmlichen Automobilbau näher bringen. Ähnlich wie in der Formel 1 versuchen auch die Hersteller von Straßenfahrzeugen den Fahrer mit Informationen über die "Strecke", d. h. den Weg zur Arbeit oder den Fahrzeugzustand (nächster Serviceintervall) zu versorgen. 2.1 Definition Connected Cars Unter dem Begriff "Connected Cars" ist die gesamte Kommunikation zwischen Fahrzeug und Umwelt 2 Grundlagen 2 Connected_Cars_in_der_Formel_1 zusammengefasst. Der Begriff gliedert sich in zwei Bereiche. Der Kommunikation zwischen Fahrzeugen, auch "Car to Car" (C2C) genannt, und der Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur, die auch als "Car to Infrastructure" bezeichnet wird. Das Hauptaugenmerk bei der Forschung und Entwicklungen in diesem Bereich liegt auf den Themen Sicherheit und Effizienz. Dabei steht nicht nur die Sicherheit der Fahrzeuginsassen im Vordergrund, sondern auch die Sicherheit von anderen Verkehrsteilnehmern wie Fussgängern. Im Bereich der Effizienzsteigerung wird z. B. an intelligenten Verkehrsleitsystem geforscht, die Veränderungen an der Verkehrssitutation selbstständig erkennen und den Verkehr entsprechend umleiten sollen.[3] 2.2 Ziele von Connected Cars Abb. 1 Formel 1 Fahrzeug in der Box Laut Prognosen der Forschergruppe C3World werden normale PKW in naher Zukunft mit den uns umgebenden Datenströmen vernetzt. Das bedeutet, dass die Fahrzeuge ihren Insassen sicherheitsrelevante Informationen wie z. B. Stauenden oder Beeinträchtigungen durch Umwelteinflüsse zukommen lassen können.[4] 2.3 Anwendungsgebiete Im folgenden Abschnitt wird auf die Bereiche Sicherheit, Effizienz und Übertragung eingegangen. Dabei stehen besonders die Aktivitäten der deutsche Forschungsinitiative AKTIV (Adaptive und Kooperative Technologien für den Intelligenten Verkehr) im Vordergrund. Die AKTIV-Initiative setzt sich aus 29 Unternehmen und Forschungsinstituten aus den Bereichen Automobilherstellung, Elektronik, Telekommunikation und Software zusammen. Sie hat das Ziel, den Straßenverkehr der Zukunft sicherer und effizienter zu machen. Aus diesem Grund entwickeln die Partner bis derzeit Mitte 2010 gemeinsam neue Fahrerassistenzsysteme, Informationstechnologien und Lösungen für ein effizientes Verkehrsmanagement. Grundlage hierfür ist die Fahrzeug-Fahrzeug- (C2C) bzw. Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (C2I), die gemeinsam unter dem Begriff "Car2X" bzw. "C2X" zusammengefasst werden [5]. 2.3.1 Kommunikation Die Cooperative Cars (CoCar)-Projekte der AKTIV-Initiative befassen sich mit der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Fahrzeug-Fahrzeug- (C2C) und Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (C2I) unter Berücksichtigung von Mobilfunktechnologien für zukünftige kooperative Fahrzeuganwendungen. Aus diesem Grund haben sich fünf Partner aus der Telekommunikations- und Automobilindustrie zusammengeschlossen, um plattformunabhängige Kommunikationsprotokolle und innovative Systemkomponenten zu entwickeln. Dabei werden ausgewählte Anwendungen prototypisch realisiert und Umsetzbarkeitsanalysen durchgeführt. Ein weiteres Augenmerk liegt auf der Entdeckung von zukünftigen Innovationspotenzialen und Netzwerkerweiterungen von zellularen Systemen zur Unterstützung von kooperativen, intelligenten 2.1 Definition Connected Cars 3 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Fahrzeugen.[6] Dabei kommt der Initiative zugute, dass die Verbreitung und die Leistungsfähigkeit der neuen Mobilfunktechnologien stetig wächst und effizienter wird. Diese Entwicklungen eröffnen neue Anwendungsfelder für Mobilfunktechnologien, wie die Kommunikation von Fahrzeugen untereinander oder mit der Infrastruktur. Erste Untersuchungen auf Basis von UMTS Technologien wurden erfolgreich im ersten CoCar-Projekt durchgeführt. Bei diesem Projekt hat sich herausgestellt, dass heutige Mobilfunktechnik effizient für den Fahrzeugkommunikationsbereich eingesetzt werden kann, ohne dass eine enorme Infrastrukturinvestitionen notwendig ist. • Das erste CoCar-Projekt nutze UMTS Technologien für sicherheitsrelevante, kooperative Fahrzeuganwendungen. Inhalt der Tests war z. B. die Übertragung von Gefahrenwarnungen. Als Ergebnis dieser Untersuchungen wurde festgehalten, dass sich die heutige Mobilfunktechnik effizient für viele kooperative Fahrzeuganwendungen einsetzen lässt und teure Investitionen in die Infrastruktur überflüssig sind. Zum Erforschen dieser Erkenntnisse wurden in einem ersten Schritt potenzielle Applikationsszenarien spezifiziert, Datenflüsse und Informationsinhalte analysiert und kommunikationstechnische Anforderungen der zellularen C2C und C2I Applikationen identifiziert. Anschließend erfolgte die Ausarbeitung von Verkehrs- und Kommunikationsmodellen. Danach wurde ein Netzlast- und ein Latenzzeitsimulator entwickelt um sicherzustellen, dass die Funktionsweise korrekt war. Dadurch wurde die Simulationsumgebung mit einem breiten Spektrum von Telematikanwendungen und zugehörigen Kommunikationsmodellen verifiziert. Die Ergebnisse dieser Simulationen bildeten die Grundlage für die Analyse der technischen Machbarkeitsstudien. Daraus entwickelten sich die neuen Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte für zukünftige, zellulare Netztechnologien. Zustätzlich wurden erweiterbare Fahrzeug-Anwendungsprotokolle für einen globalen Einsatz ausgearbeitet und im Rahmen des Projektes evaluiert. Mobilfunktechnologien wie LTE (Long Term Evolution) und IMS (IP Multimedia Subsystem), die in den nächsten Jahren zunehmend eingeführt werden, eröffnen weitergehende Möglichkeiten in der Fahrzeugkommunikation mit dem Ziel, eine kostengünstige Kommunikationslösung für C2X zu etablieren. Aus diesem Grund werden die unterschiedlichen Technologien im Hinblick auf einen möglichen Einsatz in unterschiedlichen Kommunikationsszenarien untersucht. Ziel ist die Entwicklung eines technisch und wirtschaftlich angemessenen Gesamtsystems mit einer hohen Dienstgüte für den Einzelnen und die Gesellschaft und gleichzeitig möglichst geringen Investitions- und Betriebskosten. • Im Nachfolgeprojekt "CoCarX" werden aktuell die Möglichkeiten und die Leistungsfähigkeit der kommenden 4. Mobilfunkgeneration untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Funkzugangstechnologie LTE und der Mobilfunkmanagementtechnologie IMS. Ziel ist es, die Leistungsfähigkeiten der nächsten Generation von Mobilfunktechnologien für die C2X Kommunikation zu untersuchen. Die freien Frequenzbänder, die durch die Einsparungen die zunehmende Digitalisierung gewonnen werden (Digitale Dividende) bieten die Voraussetzung die Technik aus dem Mobilfunkbereich flächendeckend für den Fahrzeugbereich zu nutzen. Um diese Möglichkeiten auszuschöpfen, wird untersucht, ob LTE für C2X Kommunikation in unterschiedlichsten Frequenzbändern (2.6 GHz, Digitale Dividende bei 800 MHz) geeignet ist und ob das Systemverhalten bei Einbeziehung von direkter WLAN (802.11p) basierter C2C Kommunikation optimiert werden kann. Des Weitern wird geprüft, ob Verkehrsund Telematikdiensten durch Mobilfunktechnologien (wie z.B. IMS) unter Berücksichtigung des Datenschutzes sowie der Einbindung existierender und geplanter Verkehrsmanagementsysteme angebunden werden können. 2.3.1 Kommunikation 4 Connected_Cars_in_der_Formel_1 2.3.2 Sicherheit Laut der AKTIV-Initiative liegt das Hauptaugenmerk der automobilen Forschungsanstrengungen langfristig im sicheren und teilautonomen Fahren mit vielfältigen Unterstützungsfunktionen für den Fahrer. Die Basis für zukünftige Fahrerassistenzsysteme bildet dabei die sichere Erfassung der Fahrumgebung und deren Interpretation. Ziel ist es, den überlasteten und unaufmerksamen Fahrer zu unterstützen, Fehlhandlungen zu erkennen und diese selbsttätig zu kompensieren. Aus diesem Grund hat die AKTIV-Initiative 5 Teilprojekte aufgesetzt, die ein Gesamtvolumen von 37,5 Millionen EUR haben. Im Folgenden werden diese Teilprojekte, in denen unter anderem namenhafte Unternehmen wie Daimler, Siemens VDO, Robert Bosch und Volkswagen involviert sind, näher erläutert.[7] • Das Teilprojekt "Aktive Gefahrenbremsung" setzt sich mit automatischen Bremssystemen zur Kollisionsvermeidung und Unfallfolgenminderung auseinander. Im Gegensatz zu den derzeit eingesetzten Notbremssystemen, passt sich die aktive Gefahrenbremsung an die Verkehrssituation an und bietet damit den Vorteil, dass sie früher ausgelöst werden kann. Grundlage hierfür ist eine "intelligente" Erfassung der Fahrumgebung und ihre Interpretation. Sie ermöglichen eine auf die Situation angepasste Systementscheidung und bieten die Möglichkeit, den Fahrer in das Geschehen, mithilfe eines abgestuften Warn- und Handlungskonzepts mit einzubeziehen. Abb. 2 Integrierte Querführung • "Integrierte Querführung" ist ein weiteres Teilprojekt der AKTIV-Initiative. Dabei wird eine kontinuierliche und integrierte Querführungsunterstützung für den Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 180 km/h entwickelt. Ihr Fokus liegt auf einer teilautonomen Spurhaltung auch in komplexen Fahrsituationen, wie z.B. in Baustellen oder bei einem Spurwechsel. Aber auch bei der normalen Fahrt soll das System permanent aktiv sein. 2.3.2 Sicherheit 5 Connected_Cars_in_der_Formel_1 • Kreuzungen sind ein elementarer Bestandteil der Verkehrsführung. Sie sind aufgrund ihrer Unübersichtlichkeit ein Gefahrenpunkt im Straßenverkehr und bilden immer wieder den Ausgangspunkt für schwere Unfälle. Grund hierfür ist die hohe Aufmerksamkeit, die das Verhalten an einer Kreuzung vom Fahrer erfordert. Das Projekt "Kreuzungsassistenz" soll den Fahrer beim Überqueren einer Kreuzung und beim Ein- und Abbiegen unterstüzten. Die technische Realisierung wird durch Bordsensorik, kooperative Kommunikation, Integration von Positionierungs- und digitalen Karten sowie eine umfassende Situationsanalyse sichergestellt. Sie bieten die notwendigen Informationen für eine optimale Informations- und Warnstrategie und ermöglichen einen eventuellen automatischen Eingriff, um den Fahrer vor einem Unfall zu schützen. • Fußgänger und Radfahrer sind aufgrund ihrer fehlenden Schutzzonen die gefährdetsten Teilnehmer im Straßenverkehr. Das Teilprojekt "Sicherheit für Fußgänger und Radfahrer" entwickelt und testet Systeme, die mit einer vorausschauenden Sensorik potentielle Gefahrensituationen im Vorfeld erkennen und entsprechende Schutzmaßnahmen einleiten. Diese können einen Unfall zwar nicht immer verhindern, aber die Folgen zumindest deutlich abschwächen. Die Bandbreite der Maßnahmen geht dabei von Warnhinweisen an den Fahrer und den Fußgänger über einen Eingriff in das Bremssystem, bis hin zur Verwendung (ir-)reversibler Schutzmechanismen. Ein Schwerpunkt bei der technischen Umsetzung liegt auf der Sensorik. Aufgrund kurzer Reaktionszeiten muss die Situationsanalyse in Bruchteilen von Sekunden durchgeführt werden und sichergestellt sein, dass die Maßnahmen zuverlässig ausgelöst werden. • Das Teilprojekt "Fahrsicherheit und Aufmerksamkeit" beschäftigt sich mit der Möglichkeit, die Aufmerksamkeit des Fahrers mithilfe von Umgebungssensorik und / oder Videokameras zu kontrollieren. Die Aufmerksamkeit des Fahrers gibt Aufschluss darüber, wie stark die Warn- und Eingriffsmechanismen der vorangegangen Teilprojekte den Fahrer unterstützen bzw. informieren sollen. Neben der Messung der Fahreraufmerksamkeit wird auch untersucht, wie die Aufmerksamkeit erhalten bzw. wiederhergestellt werden kann. Die Implementierung entsprechender Technik in diverse Testfahrzeuge, bietet den Forschern die Möglichkeit, das Langzeitverhalten des Fahrers und den Systemeinfluss auf die Unfallzahlen vorherzusagen. Ein weiterer Fokus liegt auf der Prüfung der rechtlichen Grundlagen für die Einführung entsprechender Sicherheitssysteme. 2.3.3 Effizienz Dieser Absatz soll die Projekte der AKTIV-Initiative erläutern, die sich mit der Vernetzung intelligenter Fahrzeugsysteme mit einer intelligenter Infrastruktur mittels Kommunikation auseinandersetzen. Langfristig ist davon auszugehen, dass die Bestrebungen der AKTIV-Initiative dazu führen, dass komplett neue Wege bei der Zusammenarbeit zwischen der Automobilindustrie, den Kommunen als Betreiber des Straßennetzes, den Anbietern von Daten- und Informationsdienstleistungen und den Herstellern von Endgeräten gefunden werden müssen. Grundlage hierfür sind der vermehrte Einsatz von technischen Prozessen in die Verkehrsführung, die durch den Einsatz neuer Technologien und Software und durch die Verfügbarkeit neuer Kommunikationsmedien ermöglicht werden.[8] 2.3.3 Effizienz 6 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Abb. 3 Virtuelle Verkehrsbeeinflussungsanlage • Als zentrale Sammelstelle für die Informationen über den aktuellen Verkehrszustand dient die Applikation "Netzoptimierer". Sie übernimmt die Verwaltung der zusammengetragenen Informationen und wertet diese entsprechend aus. Anschließend wird ein passendes Maßnahmen- und Informationspaket daraus abgeleitet. Die Verteilung dieser Informationen erfolgt direkt an Infrastruktureinrichtungen wie z. B. Wechselverkehrsanzeigen. Die Benachrichtigung der weiteren Verkehrsteilnehmer erfolgt in enger Interaktion mit der Applikation "Informationsplattform". Im Gegensatz zu aktuellen Lösungen, werden die Informationen in Zukunft bidirektional ausgetauscht. D.h. nicht nur vom "öffentlichen Partner" zum "privaten Partner", sondern auch umgekehrt. • Die straßenseitige Infrastruktur wird über die "Virtuelle Verkehrsbeeinflussungsanlage" abgebildet. Dabei werden die Verkehrsinformationen nicht mehr nur über Schilderbrücken, sondern auch direkt ins Fahrzeug kommuniziert. Anschließend bereiten die Systeme zur Fahrerunterstützung die bekannten und neuen Informationen optisch auf und geben sie dem Fahrer als Grundlage für seinen weiteren Route. Mit "virtuell" möchte man zum Ausdruck bringen, dass die Informationen ohne die Errichtung von Schilderbrücken an kritischen Punkten im Straßenverkehr verteilt werden können. • Die Anwendung "Kooperative Lichtsignalanlage" soll in Zukunft die Ampelsteuerung übernehmen. Ziel ist es, auch bestehende Ampelanlagen in die neuartigen Informationskonzepte einzubinden. Daraus ergeben sich besonders auf Umleitungsstrecken erhebliche Vorteile. Der unerwartete Verkehrsfluss kann durch die neue Ampelsteuerung gezielt gelenkt werden. Der Einsatz in Städten z. B. zu Stoßzeiten oder im Nachtbetrieb soll zu einer Verringerung der Lärmbelästigung und des Schadstoffausstoß durch kürzere Ampfelphasen führen. • Im Teilprojekt "Adaptive Navigation" werden kooperative Fahrzeug-Infrastruktur Technologien zur dynamischen Navigation und zur Information des Fahrers entwickelt. Neben den bekannten Übertragungsarten wie FM, DAB und UMTS wird ein direkter Kommunikationslink zu 2.3.3 Effizienz 7 Connected_Cars_in_der_Formel_1 infrastrukturbasierten Applikationen eingerichtet. Dieser Link bietet den Vorteil, dass aktuelle Informationen wie Reisezeiten, Umleitungsempfehlungen und Anzeigen der Infrastruktur direkt in die Navigation integriert werden und dem Fahrer über das System angeboten werden können. Ziel ist es, eine breite Akzeptanz für die technischen Neuerungen bei den Fahrern zu gewinnen, damit die neuen Technologien im Verkehrsnetz optimal von allen Teilnehmern genutzt werden. Abb. 4 Störungsadaptives Fahren • Die Optimierung des Verkehrsablaufs ist das Ziel der Applikation "Störungsadaptives Fahren". Zu diesem Zweck werden die lokalen Verkehrssituationen erfasst. Anschließend werden die Informationen ausgewertet und über die Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation an die Assistenzsysteme im Fahrzeug weitergeleitet. Die Folge ist ein Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Straßennetzwerks in kritischen Situationen wie z.B. in Baustellenbereichen. Die vorhandenen Straßenkapazitäten können besser genutzt werden, wenn z. B. Baustellen rechtzeitig an die Fahrzeuge übermittelt werden und dem Fahrer Alternativrouten angeboten werden können. • Die Anwendung "Informationsplattform" ist das zentrale Programm für die strategie- und verkehrslagebasierte Informationen. Es bereitet Daten und Informationen aus unterschiedlichen Quellen auf und passt sie für die Folgeapplikationen an. Des Weiteren gewährleistet die Applikation eine applikationsübergreifende Georeferenz und die dezentrale Pflege von verkehrstechnischen Kartenattributen. • Die konkrete Wirkungsweise der einzelnen Maßnahmen wird im Teilprojekt "Bewertung" überprüft. Grundlage für die Bewertung bilden umfangreiche Feldversuche im Raum Hessen. Anschließend werden die Ergebnisse über die "Kooperations- und Innovationsforen" mit einer breiten Fachöffentlichkeit diskutiert. 3 Umfeldanalyse Formel 1 Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird im Detail auf die Formel 1 und auf die mit ihr verbundenen Regelungen eingegangen. Nachdem einleitend die Formel 1 und die beteiligten Gremien näher dargestellt wurden, werden die FIA-eigenen Regelungen beleuchtet. Die FIA hat den Rennteams durch Reglements viele Abläufe und technische Eingrenzungen gegeben, in denen sie ihre Rennwagen entwickeln und bauen dürfen. Während der späteren Betrachtung der Reglements wird spezielles Augenmerk auf solche Spezifikationen gerichtet, die sich mit Connected Cars beschäftigen. 3 Umfeldanalyse Formel 1 8 Connected_Cars_in_der_Formel_1 3.1 FIA Abb. 5 Logo der FIA Die Fédération Internationale de l?Automobile (Kurz: FIA) ist der nicht-profitorientierte internationale Dachverband des Automobils mit Sitz in Genf. Die Zielsetzung der FIA ist es, die Interessen der Automobilinteressierten zu repräsentieren und zu reglementieren (Automobilinteressierte meint hier: Automobilhersteller, -konsumenten und generell Interessierte an Sport-Events, die Motorsport zum Gegenstand haben). Weltweit verbindet die FIA über 226 nationale automobil-und motorsport-orientierte Organisationen aus 132 Ländern von 5 Kontinenten. In Deutschland wurden die Interessen der FIA durch den ADAC vertreten. Der ADAC stellte seine Zusammenarbeit im Jahr 2009 mit der FIA ein, nachdem der damalige FIA-Chef Max Mosley durch eine FIA-interne Abstimmung im gleichen Jahr erneut als Chef bestätigt wurde. Die nicht-reguläre Abstimmung wurde abgehalten, nachdem Max Mosley durch negative Publicity aufgefallen war. Die FIA organisiert ihre Aufgaben mithilfe eigener Organisationen, die auf bestimmte Themen spezialisiert und dafür zuständig sind, die Intentionen der FIA zu vertreten und für deren Umsetzung zu sorgen: Abb. 6 Logos der von der FIA geführten Organisationen • FIA Institute for Motor Sport Safety and Sustainability[9]: Das FIA Institute hat die Aufgabe, für Sicherheit und Nachhaltigkeit im Motorsport zu sorgen. Das Institut ist in keine Regulierungs- oder Regelentscheidungen der FIA eingebunden, um sich bestmöglich auf die eigenen Ziele konzentrieren zu können. Die vier Hauptziele des Instituts sind[10]: ♦ Förderung von Forschungsprogrammen; Es ist das Ziel, Technologien zu entwickeln, die folgende Aufgaben haben: Verbesserung der Sicherheit von Fahrern und Zuschauern an der 3.1 FIA 9 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Strecke, Unterstützung von Rettungs- und Sicherheitskräften und die Überwachung des Rennverlaufs. ♦ Sicherheitstraining des Rennpersonals an der Strecke und anderer Beteiligten und Einweisung in sicherheitsrelevante Techniken und Prozeduren vor Ort ♦ Sicherung der Unversehrtheit von Besuchern und anderen nicht direkt beteiligten Personen des Motorsport-Events ♦ Überwachung von neuen Sicherheits-Technologien, um Forschungsprioritäten anpassen zu können Die Finanzierung der Forschungen übernimmt die FIA Foundation for Automobile and Society. • FIA Foundation for Automobile and Society[11]: Die FIA Foundation ist eine Stiftung zur Verbesserung der Verkehrssicherheit auf der Straße, des Umweltschutzes und der Nachhaltigkeit von Automobilen. Außerdem finanziert sie die Forschungen des FIA Institute for Motor Sport Safety and Sustainability. Die Foundation arbeitet direkt mit der WHO (World Health Organization) und anderen international tätigen Vereinigungen zusammen, um die oben genannten Ziele zu erreichen[12]. Make roads safe stellt eine aktuelle Aktion der Foundation dar. Sie hat zum Ziel, die Verkehrssicherheit im Straßenverkehr auf der ganzen Welt zu verbessern. Sie ist speziell in industriell schwachen Ländern aktiv. • FIA International Court of Appeal[13]: Das ICA ist das internationale Gericht des Motorsports. Das ICA entscheidet auf Grundlage der Richtlinien und Regelungen der FIA Streitfälle im Bereich des Motorsports. Dies betrifft Ereignisse innerhalb eines Rennens ebenso wie Streitfälle außerhalb des Rennereignisses. Gegenstand solcher Streitfälle könnten etwa riskante Fahrmanöver von Rennfahrern während eines Rennevents sein. So kann das ICA auch nach Rennende erheblichen Einfluss auf die endgültigen Platzierungen haben, indem es einen Fahrer nachträglich aufgrund von regelwidrigem oder zu riskantem Fahrverhalten disqualifiziert. Unterstützung für solche Entscheidungen bietet der ADR (Accident Data Recorder). Er ist ein von der FIA vorgegebenes Modul, das in jedem Rennwagen implementiert werden muss (Auf den ADR wird im Kapitel Technisches Reglement näher eingegangen). Das ICA ist für alle von der FIA ausgeschriebenen Weltmeisterschaften zuständig. • FIA InMotion - The Magazine of the FIA[14]: InMotion ist das monatlich erscheinende Informationsmagazin mit aktuellen News aus der Automobilszene. Es wird über aktuelle Ereignisse und Forschungsergebnisse der anderen FIA-Organisationen berichtet. 3.1 FIA 10 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Abb. 7 Logos der von der FIA veranstalteten Rennserien (Auszug) Neben den genannten vier Organisationen haben noch weitere Gremien engen Kontakt zur FIA. Diese Gremien sind für die praktische Umsetzung der Regelungen verantwortlich oder geben den beteiligten Interessengruppen (Rennfahrer oder -teams) eine Lobby, in der sie mit der FIA in Kontakt- und Informationsaustausch treten können. Die für die Formel 1 relevanten Gremien werden weiter unten genannt und beschrieben. Die FIA ist außerdem für die Ausschreibung mehrerer international stattfindender Weltmeisterschaften im Bereich des Motorsports verantwortlich, zu denen auch die Fahrer- und Konstrukteurs-Weltmeisterschaften der Formel 1 gehören. Insgesamt werden aktuell 29 Motorsport-Weltmeisterschaften durch die FIA ausgeschrieben[15]. Der Begriff Formel bezeichnet nach Definition der FIA eine bestimmte Art einer Rennserie. Es werden feste Rahmenvereinbarungen definiert, nach denen die Rennwagen gefertigt werden müssen. Das bedeutet im Falle der Formel 1, dass die Rennwagen ein bestimmtes Gewicht nicht unterschreiten dürfen oder dass mit Ballastgewichten gefahren werden darf[16]. Weitere Vereinbarungen werden im Kapitel Allgemeines Reglement) behandelt. Die "1" in Formel 1 soll verdeutlichen, dass dies die Rennserie ist, die mit den schnellsten und stärksten Rennwagen gefahren wird. Die Formel 1-Rennsportserie besteht in der aktuellen Saison 2010 aus 19 Rennevents, die über die gesamte Saison verteilt sind. Die Rennstrecken sind auf 5 Kontinente verteilt, von Süd- und Nord-Amerika über Asien bis nach Australien. Die Anzahl der Rennstrecken variierte im Laufe der Jahre. So waren es in der Saison 2009 17 Strecken und in der Saison 2008 18 Strecken. Im sportlichen Reglement der Formel 1 ist immer festgelegt, auf welchen Strecken die Saison stattfinden soll. 3.2 Wirtschaftliche Kennzahlen Seit den ersten Formel 1-Rennen im Jahr 1950 hat sich das Interesse an der Serie nahezu durchgehend gesteigert. Die beteiligten Gruppen (FIA, Rennteams und Fahrer) können dank diesem steigenden Interesse mit hohen Einnahmen rechnen. Laut der Prüfungs- und Beratungsgesellschaft Deloitte erwirtschaftete die Rennsaison 2007 im Durchschnitt 217 Millionen US Dollar pro Rennen. Mit einer Anzahl von 18 Rennen ergibt sich ein Gesamtumsatz von 3,9 Milliarden US Dollar. Die Summe setzt sich aus mehreren Einnahmequellen zusammen[17]: • Erlöse der Fernsehübertragungen • Sponsoring und Firmenveranstaltungen • Teamerlöse • Sponsoring und Investitionen der Rennteam-Besitzer • Kartenverkäufe für die Rennen 3.2 Wirtschaftliche Kennzahlen 11 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Aktuelle Kennzahlen sind nicht bekannt. Doch die FIA hat die Anzahl der angetretenen Teams (seit langer Zeit erstmalig 12 Teams) erhöht. Dies lässt darauf schließen, dass die FIA auch wirtschaftlich noch mehr von der Formel 1 erwartet. Die Besitzverhältnisse der FOM oder der FOA sind weitestgehend nicht öffentlich dargelegt. Daher kann hier nicht ermittelt werden, welche Strukturen hinter den Organisationen bestehen und wer die Geschäftsführung derselben innehat. Es ist aber nicht unwahrscheinlich, dass Bernie Ecclestone einen erheblichen Einfluss auf die oben genannten Gremien und FIA-Organisationen ausüben kann. 3.3 Gremien Zusätzlich zu den oben genannten Organisationen, die aus der FIA entstanden sind, haben sich noch weitere Interessengruppen gebildet, die im direkten Zusammenhang zur Formel 1 stehen. Manche dieser Gruppen haben sich aus der FIA entwickelt, andere stellen wiederum Vertreter von teilnehmenden Gruppen dar. FIA-eigene Gremien • Formula One Administration Ltd: Die FOA ist der Inhaber der Vermarktungsrechte der Formel 1. • Formula One Management Ltd: Die FOM ist das Gremium, das für die Ausführung und Koordination der Formel 1-Events verantwortlich ist. So wird der gesamte logistische Aufwand vor und nach einem Rennwochenende über die FOM organisiert. Aktuell nutzen die meisten Rennstallteams die von der FOM gecharterten Frachtflugzeuge, um zu den Orten zu gelangen, an denen die Rennen stattfinden.[18] Außerdem ist die FOM für die Vermarktung der Lizenzen des Formel 1-Lizenzinhaber FOA zuständig. • Formula One Licensing BV • Formula One Group of Companies: Die drei genannten Gremien (FOA, FOM, Formula One Licensing BV) werden unter dem Namen Formula One Group of Companies zusammengefasst. Formel 1-Gremien • Formula One Teams Association[19]: Die FOTA ist die Vertretung der Formel 1-Teams. Sie wurde 2008 von den Chefs der zu dieser Zeit aktuellen Teams ins Leben gerufen. Ihre Zielsetzung ist es, auf die Reglements der FIA als geschlossene Gruppe Einfluss nehmen zu können. Sie tritt mit der FOM und der FIA in Kontakt und involviert sich so in den Prozess der Reglement-Revision. Um den vielen Intentionen der verschiedenen Teams gerecht zu werden, wird der Chairman der FOTA jedes Jahr neu gewählt. Es stehen die Chefs der Rennstallteams zur Auswahl. • Grand Prix Drivers' Association: Die GPDA ist die Vertretung der Formel 1-Fahrer. Eine Mitgliedschaft ist keine Pflicht. Wie auch andere Gremien hat die GPDA die Sicherheit auf der Strecke zum Ziel. Sie richtet ihre Aufmerksamkeit darauf, dass die Sicherheit der Fahrer auf der Rennstrecke bestmöglich gewährleistet ist. Der Präsident dieser Organisation wird von den Mitgliedern direkt gewählt; aktuell ist Nick Heidfeld der Präsident der GPDA. 3.4 Teams In den letzten 10 Jahre waren in der Formel 1 immer 10, 11 oder 12 Rennstallteams zur gleichen Zeit um den Weltmeistertitel der Konstrukteure bemüht[20]. In diesem Zeitraum waren aber nur die Teams Ferrari, McLaren, BMW und Williams durchgehend vertreten. 3.3 Gremien 12 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Abb. 8 Logo des Force India Racing Teams In der Saison 2010 sind 12 Teams in der Formel 1 aktiv: • RBR-Renault • Ferrari • McLaren-Mercedes • Mercedes GP • Renault • Force India-Mercedes • Williams-Cosworth • STR-Ferrari • BMW Sauber-Ferrari • Lotus-Cosworth • HispaniaRacingTeam-Cosworth • Virgin-Cosworth In der Saison 2010 sind erstmalig 12 Teams zur gleichen Zeit vertreten. Dies hatte in den allgemeinen Rennen-Reglements Änderungen als Folge (siehe Allgemeines Reglement). Der Name Cosworth taucht in dieser Liste an 4 Stellen auf. Cosworth[21] ist ein britischer Motorenhersteller, der sich seit 1967 auch mit der Herstellung von Formel 1-Rennmotoren und anderen Bauteilen für einen Formel 1-Rennwagen beschäftigt. Concorde Agreement In Bezug auf die Formel 1-Teams ist das Concorde Agreement zu erwähnen. Das Agreement wurde von den folgenden drei Gruppierungen erarbeitet und gemeinsam verabschiedet: • FIA • FOTA (Formula One Teams Ássociation) • FOA (Formula One Administration) Es stellt eine Sammlung bestimmter Übereinkünfte dar, die die erwirtschafteten Umsätze aus einer Formel 1-Saison regeln. Generell unterliegt der Inhalt des Agreements einer strengen Geheimhaltung; Doch es ist bekannt, dass in dieser Übereinkunft die folgenden Punkte behandelt werden: • Generelle Konditionen, zu denen die Formel 1-Teams zum Rennen antreten müssen / dürfen • Die Aufteilung der Einnahmen aus dem Vertrieb der Fernsehübertragungsrechte wird festgelegt • Die Festlegung von Preisgeldern ist ebenfalls Gegenstand des Concorde Agreements Generell besteht die Möglichkeit für alle drei involvierten Teams, auf Basis von Abstimmungen Modifikationen an dem Agreement vorzunehmen. So wurden im Laufe der letzten 30 Jahre insgesamt 6 verschiedene Versionen erarbeitet. Die erste Version trat im Jahr 1981 in Kraft. Nach unregelmäßigen Abständen ist seit dem Jahr 2009 die aktuelle (sechste) Version des Concorde Agreements aktiv. Da das Concorde Agreement strenger Geheimhaltung unterliegt, sind weitergehende Informationen nicht auffindbar. Es ist aber anzunehmen, dass es weit mehr als die hier genannten Fakten enthält. 3.4 Teams 13 Connected_Cars_in_der_Formel_1 3.5 Allgemeines Reglement Das allgemeine Formel 1-Reglement wird von der FIA ausgegeben und in Zusammenarbeit mit der FOTA erarbeitet. Es werden laufend Änderungen an den Reglements vorgenommen. So können sich die Rahmenbedingungen einer Saison stark von denen der Vor-Saison abweichen. Die in dem Reglement festgelegten Punkte werden generell in zwei Kategorien sortiert: 3.5.1 Technisches Reglement Im Folgenden wird eine Auswahl von Regularien beschrieben, die Kriterium für die Entwicklung eines Formel 1-Rennwagens sind. Im technischen Reglement[22] sind Randbedingungen festgelegt, die Dinge wie Abmessungen eines Rennwagens[23] oder die Vorgehensweise eines Teams bei Abweichung vom Design- und Technikstandard betreffen. Der Zusammenhang von Connected Cars und Formel 1 wird in den FIA-Regularien besonders in einem Absatz deutlich: Er reglementiert die auf Funk basierenden Übertragungsmöglichkeiten eines Wagens mit der Boxengasse[24]: Einer der wichtigsten Punkte ist, dass die Übertragung zwischen Boxengasse und Rennwagen nur in einer Richtung erlaubt ist. Ausschließlich die Daten-Übertragung vom Rennwagen zur Boxengasse ist erlaubt. Es ist verboten, während des Rennens Daten jeglicher Art (Audio-Funk ausgenommen) zum Rennwagen zu übertragen. Der Audio-Funk muss außerdem von anderen datenverarbeitenden Modulen unabhängig sein und aus einem eigenen Modul bestehen. So ist gewährleistet, dass während eines Rennens keine Datentransfers von der Boxengasse zum Fahrzeug gesendet werden, auch nicht durch fehlerhafte Bedienung der Technik. Die FIA gibt weitergehend vor, dass der Audio-Datenstrom für bestimmte Institutionen (ausgesucht durch die FIA selbst) offenzulegen ist. Dies können während eines Events auch die Übertragungsanstalten sein, die am Wochenende in das TV-Netzwerk überträgt. Zusätzlich dürfen die erlaubten Datenströme nur in von der FIA freigegebenen Frequenzen durchgeführt werden. Die FIA gibt in dem Reglement vor, unter welchen Bedingungen technisches Equipment im Rennwagen verbaut und eingesetzt werden darf. Da sich die FIA sicher sein muss, dass die Reglements eingehalten werden, wird jedes am Rennen beteiligte Fahrzeug sehr genau von FIA-gestellten Technikern untersucht. Unter Anderem müssen die Techniker in der Lage sein, bei programmierbaren CPU's die Software einsehen zu können. Sie müssen abschätzen, ob die Veränderungen dem Team einen technischen Vorteil gegenüber anderen Teams verschaffen würden. Die in Rennwagen verbauten Sensoren und sonstige technische Bauteile sind ebenfalls durch die Reglements der FIA vorgegeben. Die Teams dürfen nur Sensoren und technische Bauteile verwenden, die von einem FIA-zertifizierten Hersteller produziert wurden (Dazu später mehr im Technik-Kapitel). Hier wäre als Beispiel die Electronic Control Unit (ECU) zu nennen, die die verwendete Technik steuert. Die auf der ECU betriebene Software unterliegt ähnlichen Einschränkungen. Weitere Punkte in Abschnitt 8 der technischen Regularien betreffen die Technik der sogenannten Black Box, des Accident Data Recorders (ADR). Es wird definiert, in welcher Weise er montiert sein muss (inkl Festlegung der Stromversorgung: Vom Rennwagenstromkreis unabhängig), an welcher Stelle er sich im Rennwagen befinden soll und welche Daten er aufzeichnen muss. Das Reglement definiert noch weitere den Rennwagen betreffende Punkte. Diese Punkte sind aber für die Zielsetzung dieser Arbeit nicht ausschlaggebend. Daher werden sie nur am Rande erwähnt: • Motor[25] • Treibstoff-System[26] 3.5 Allgemeines Reglement 14 Connected_Cars_in_der_Formel_1 • Öl- und Kühlungssystem[27] • Gangschaltung[28] • Steuer- (oder Fahr-)hilfen[29] • Bremsen[30] • Bereifung[31] • Fahrercockpit[32] • Sicherheitsbestimmungen[33] • .. und weitere 3.5.2 Sportliches Reglement Zum sportlichen Reglement[34] gehören alle das Rennevent betreffenden Rahmenbedingungen, die nicht direkt mit der am Rennen beteiligten Technik zu tun haben. Hier werden allgemeine Abläufe festgeschrieben wie der Austausch von Reifen während des Rennens oder die Siegerehrung auf dem Podium. Auch dieses Reglement wird ständig an die sich ändernden Rahmenbedingungen und an die Vorschläge der FOTA oder der FIA angepasst. Aktuell kämpfen in der Saison 2010 zwölf Teams um den Weltmeistertitel (Konstrukteurs-Weltmeisterschaft). Eine der daraus resultierenden Änderungen ist, dass das bisherige Punkte-Modell der siegreichen Rennfahrer an die größere Anzahl der beteiligten Fahrer angepasst werden musste. Bis zur Saison 2009 konnten die ersten 8 Fahrer Punkte in der Staffelung 10-8-6-5-4-3-2-1 erreichen, wobei der Erstplatzierte die meisten Punkte bekam, weitergehend zum Achtplatzierten mit einem Punkt. Die neue (in der Saison 2010 aktuelle) Regelung sieht folgende Punktevergabe vor[35]: 1. Platz: 25 Punkte 2. Platz: 18 Punkte 3. Platz: 15 Punkte 4. Platz: 12 Punkte 5. Platz: 10 Punkte 6. Platz: 8 Punkte 7. Platz: 6 Punkte 8. Platz: 4 Punkte 9. Platz: 2 Punkte 10. Platz: 1 Punkt Neben der Punkteverteilung ist auch die Anzahl der Rennen einer Formel 1-Saison durch das sportliche Reglement vorgegeben. Aktuell ist ein Minimum von 8 und ein Maximum von 20 Rennevents pro Saison beschrieben[36]. Außerdem wird der generelle Ablauf eines Rennwochenendes in festen Abläufen definiert. So werden die Zeiten und Daten des freien Trainings ebenso minutengenau beschrieben, wie es beim Qualifying der Fall ist. Für das Qualifying (dies ist die Festlegung der Start-Aufstellung des eigentlichen Rennevents) gilt die Regelung, dass mehrere Qualifying-Durchgänge gefahren werden. Nach dem ersten Durchgang fahren nur die bis dahin 18 schnellsten Teilnehmer weiter. Diese 18 Teilnehmer werden nach dem zweiten Durchgang erneut reduziert; es fahren nun die 10 schnellsten Teilnehmer weiter um die Platzierung. Die schließliche Platzierung wird durch die Rundenzeiten der Fahrer ermittelt (Der schnellste Fahrer ist auf Start-Nummer 1, der darauf folgende Fahrer hat die zweit-schnellste Zeit. Es werden nun alle Fahrer entsprechend ihrer Rundenzeit für die Start-Positionen aufgestellt). An dieser Stelle wird deutlich, welchen Einfluss die im Auto gesammelten Daten besitzen. Seit der Saison 2008 werden von der FIA stark verkürzte Trainings- und Testläufe auf der Rennstrecke ermöglicht. Daher 3.5.1 Technisches Reglement 15 Connected_Cars_in_der_Formel_1 müssen die gesammelten Daten erstens möglichst genau gesammelt und zweitens effizient ausgewertet werden. Für die Startaufstellung des Rennens sind Bruchteile einer Sekunde entscheidend. Die Sensorik und die Datenspeicherung und -übetragung spielen also eine wesentliche Rolle für den Erfolg während des Rennens. Spezielle Ereignisse wie der Einsatz des Safety Cars oder der verfrühte Abbruch des Rennens werden ebenfalls durch die sportlichen Reglements legitimiert. Die genannten Ereignisse können nur durch die FOA oder die FIA selbst beschlossen werden. Das in den technischen Regularien erwähnte ADR findet auch im sportlichen Reglement Erwähnung. Es wird klar definiert, welche Aufgaben vom ADR übernommen werden müssen[37]: • Datenaufzeichnung zur Auswertung einer Unfallsituation • Aktivierung eines Warn-Lichts für den Fahrer, die Geschwindigkeit zu drosseln (Bei gegebener Situation, z.b. Boxengasse) • Zählung der absolvierten Runden • Messung des Gashebels beim Rennstart Die gewonnenen Daten müssen von den Rennstallteams zu jeder Zeit der FIA zur Verfügung gestellt werden. Somit ist die Funktion des ADR definiert: Es soll im Nachhinein der FIA die Möglichkeit geben, bei Streitfällen (Frühstart, Unfallsituation, Geschwindigkeitsübertretung) eine klare technische Beweislage zu schaffen. In solchen Streitfällen wird das weiter oben erwähnte ICA akquiriert. Generell verbietet die FIA durch das Reglement elektromagnetische Wellen im Bereich von 2,0 bis 2,7 Ghz[38]. Dies hat Einfluss auf die Wahl der Funktechnologie, die von den Rennteams für die Car-to-Pitstop-Kommunikation genutzt wird. Neben der an die Boxengasse gerichtete Funk- und Datenübertragung muss außerdem ein car positioning system im Rennwagen implementiert werden. Die benötigten Module müssen von einem von der FIA festgelegten Produzenten bezogen werden. Hier gilt, wie auch bei den oben genannten Punkten: Die Teams und Fahrer müssen sich an die Entscheidungen der FIA halten und sich danach richten. Ansonsten kann ein Ausschluss aus dem Rennevent durch die FIA verhängt werden. Die Reglements zusammenfassend wird deutlich, dass die FIA alle Betrugsmöglichkeiten so weit wie möglich einschränken möchte. Mit den Reglements im Bereich Funk- und Übertragungstechnik wird erreicht, dass sich die Teams nur in dafür vorgesehenen Kanälen mit dem Fahrer in Verbindung setzen. Dadurch hält sich die FIA offen, effektiv nach Regel-Übertretungen suchen zu können. Im Bereich Technik wird nochmal auf die Restriktionen der Datenübertragung Bezug genommen. 4 Technologie in der Formel 1 2006 verkündete die FIA, dass ab der Saison 2008 die Technik durch die Einführung von einheitlichen Komponenten stark reglementiert wird. Alle Teams mussten ab dieser Saison die gleichen elektrischen Steuerelemente verwenden. Das zentrale Element, die Engine Control Unit (ECU), wird in einer Kooperation von Microsoft und McLaren Electronic Systems (MES) geliefert. MES arbeitete mit Microsoft an der Entwicklung der ECU und übernahm die Herstellung und die Verteilung an die teilnehmenden Formel-1-Teams.[39] Aber nicht nur die Komponenten an den Autos wurden vereinheitlicht, auch die Software neben der Rennstrecke in der Boxengasse wurde durch Microsoft Produkte vereinheitlicht. Als Gründe für die Vereinheitlichung der Technik führte die FIA zum Einen Kostenreduzierung an, zum Anderen sollte auch die Attraktivität des Sports durch eine Angleichung der Chancen gesteigert werden. Die Formel 1 war aufgrund fehlender Überholmanöver zuvor stark in die Kritik geraten. Durch diese Maßnahmen sollte das Können des Fahrers wieder mehr in den Mittelpunkt des Sports rücken. Im Zuge dessen wurden mit der Einführung von Standardsystemen auch technische Fahrhilfen wie 4 Technologie in der Formel 1 16 Connected_Cars_in_der_Formel_1 die Traktionskontrolle oder die Starthilfe in der Saison 2008 wieder abgeschafft.[40] Sowohl vor als auch nach der Einführung der Einheitselektronik, gab es heftige Kritik an diesem Vorhaben. Grund dafür waren Probleme mit dem Lieferanten MES. MES ist eine Tochterfirma der McLaren Group, die auch ein eigenes Formel-1-Team ins Rennen schickt. In diesem Zusammenhang wurden Befürchtungen bezüglich Wettbewerbsverzerrung oder gar Spionage laut. So sagte Dr. Mario Theissen, BMW Motorsport Direktor und verantwortlich für das damalige BMW Sauber F1 Team: ?MES wird für jedes Team einen Techniker abstellen. Ich sehe es nicht gerne, wenn Leute von der Konkurrenz bei uns durch die Box laufen und alle Abläufe mitkriegen." Das Thema Spionage hatte in der Saison 2007, kurz vor Einführung 2008, durch die Spionagevorwürfe von Ferrari an das McLaren Team, stark an Brisanz gewonnen. [41] Trotz der Kritik wurde das System für die Saisons 2008, 2009 und 2010 umgesetzt. Für die technischen Standards in der nächsten Saison sind noch keine Änderungen bekannt. 4.1 Lieferanten McLaren Electronic Systems Abb. 9 Firmenlogo McLaren Electronic Systems McLaren Electronic Systems (MES) ist eines der Mitglieder der 1985 gegründeten McLaren Group. Die McLaren Group ging 1985 aus dem Rennteam McLaren Racing hervor, das 1966 von dem neuseeländischen Rennfahrer Bruce McLaren gegründet wurde. In diesem Jahr absolvierte das Team mit der Teilnahme am großen Preis von Monca sein Formel 1 Debüt. Seitdem gehört das McLaren Racing Team zu den erfolgreichsten Formel 1 Teams. Seitdem belieferte MES mehre Formel 1 Teams mit elektronischen Bauteilen und Sensoren. Nach Beschluss der FIA ist das Unternehmen seit der Saison 2008 in Kooperation mit Microsoft offizieller Zulieferer für elektronische Bauteile wie die ECU und Sensoren, z.B. zur Messung von Zeit, Temperaturen oder Reifendruck.[42] [43] MES ist nicht nur Zulieferer der Formel 1. Sie beliefern auch andere Motorsportserien sowie Partner in der Automobilbranche und in der Luft- und Raumfahrt. Heute sind in der Firma über 70 Ingenieure und 50 Techniker beschäftigt. 1996 wurde MES von der ISO zertifiziert und konnte 2009 den Queens Award in der Kategorie Innovationen, für die Errungenschaften in der Formel 1, gewinnen.[44] Microsoft Abb. 10 Firmenlogo Microsoft Microsoft wurde 1975 von Bill Gates und Paul Allen gegründet und erreichte seinen größten Erfolg mit dem Betriebssystem Windows. Microsoft ist aktuell Marktführer auf dem Gebiet Computersoftware.[45] Über den vereinzelten Einsatz von Microsoft Software bei Formel 1 Teams vor der Saison 2008 liegen keine Informationen vor. Erst mit dem o.g. Beschluss der FIA, und der Kooperation mit MES, fand Microsoft, zumindest offiziell, den Einstieg in die Formel 1. Für die Saisons 2008-2010 mussten alle Teams Software von Microsoft einsetzen. Dazu 4.1 Lieferanten 17 Connected_Cars_in_der_Formel_1 gehören bekannte Produkte wie Windows Vista, Office 2007, Sharepoint Server 2007 und SQL Server 2005 in einer angepassten Version, mit dem Namen SQL Race. [46] 4.2 Hardware CAN Bus Abb. 11 CIU-400 CAN Interface Unit von MES Rennwagen verfügen wie auch moderne KFZ über zahlreiche Sensoren und Elektrik, welche gesteuert und ausgewertet werden muss. Früher gab es für jede Funktion ein Bauteil. Im privaten Bereich waren separate Steuerbauteile für Scheibenwischer, Zentralverriegelung, Blinker usw im Gebrauch. Im Motorsport sind wesentlich mehr elektrische Steuereinheiten und Sensoren im Einsatz. In einem modernen Formel-1-Auto sammeln mehr als 100 Sensoren permanent Daten. Diese Daten müssen möglichst zuverlässig und in Echtzeit übertragen und verarbeitet werden. Zunächst wurde der Datenaustausch zwischen den elektrischen Komponenten konventionell realisiert. D.h., dass für die Vernetzung der Bauteile jede Verbindung physikalisch über eine separate Kabelverbindung erfolgen musste. Musste also eine Komponente mit mehreren Komponenten Daten austauschen, waren entsprechend mehr Kabelverbindungen nötig (siehe Grafik). Abb. 12 Vergleich konventionelle und Bus Vernetzung Anfang der 80er Jahre entwickelte BOSCH den CAN (Controller Area Network) Bus. Es handelt sich dabei um ein Bus-System, das die besonderen Anforderungen für den Einsatz in der Automobilbranche erfüllt. 1994 wurde der CAN Bus durch die International Organization for Standardization (ISO) standardisiert. Durch die Einführung des CAN Bus konnte zum einen der Verkabelungsaufwand, und damit auch Platz, Kosten und Gewicht eingespart werden. Außerdem sind mittels des CAN Bus bis auf 40m Datenübertragungen von bis zu 1Mbit/s möglich. Er bietet sich damit für einen Einsatz im Rennsport zur Übertragung der Messdaten an. Aktuell wird das CAN Bus System von vielen Herstellern weltweit produziert. Darunter auch MES.[47] ECU - Engine Control Unit 4.2 Hardware 18 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Die Engine Control Unit ist die zentrale elektronische Steuereinheit des Motors. Die Einheit kann Basismotorfunktionen wie die Einspritzung oder Zündung steuern. Sie ist auch in der Lage mittels Drosselklappen am Motor das Mischungsverhältnis zwischen Brennstoff und Sauerstoff zu regeln. Der Aufbau einer ECU besteht grundlegend aus einem Mikroprozessor und RAM-, ROM oder Flash-Speicher. Die ECU verfügt, je nach Typ, über analoge und digitale I/O Schnittstellen[48]. Mittels dieser Schnittstellen wird die ECU mit anderen Komponenten verbunden oder die Daten ausgelesen. Die MES ECU TAG 400 beispielsweise verfügt über folgende Anschlüsse: • 1x Ethernet • 2x CAN 2.0B bus (bis zu 1Mbps) • 1x RS232 (bis zu 222kbps)[49] 4.3 Software ATLAS ? Advanced Telemetry Linked Acquisiton System Abb. 13 Streckendarstellung in ATLAS ATLAS ist ein Softwarepaket, das die gesammelten Daten anzeigen und analysieren kann. Es bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Darstellung und Auswertung der Daten. Die Software kann sowohl in Echtzeit auf die Daten aus den Fahrzeugen zugreifen, als auch auf gespeicherte Daten ? entweder in einer Datenbank oder im Speicher des Fahrzeuges ? zurückgreifen und diese ausgeben. Zur Ausgabe bietet die Software umfangreiche Darstellungsmöglichkeiten. Der Renningenieur kann beispielsweise, zwischen verschiedenen Diagrammarten (Wellen-, Balken- oder Punktdiagramm) wählen oder sich Daten in Relation zu der Rennstrecke anzeigen lassen. Je nach geforderter Situation und Datentypen. ATLAS bietet neben visueller Hilfe auch analytische Hilfe. Die Software kann auf der einen Seite Daten, wie z.B. Rundenzeiten, vergleichen, auf der anderen Seite erlaubt sie dem Ingenieur aber auch verschiedenste Parameter miteinander zu kombinieren und mit ihnen Berechnungen durchzuführen. Ein denkbares Szenario wäre die Überwachung des Treibstoffverbrauchs. [50] SQL Race 4.3 Software 19 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Abb. 14 Schema Kommunikation Auto - Atlas - SQLRace Im professionellen Motorsport fallen zahlreiche Daten an, welche lückenlos und schnell gespeichert werden müssen. Die Speicherung der Daten findet in einem Datenbanksystem auf Basis der Microsoft SQL Server Technologie statt. Um den schnellen Zugriff auf die Daten zu gewährleisten, entwickelten Microsoft und MES SQL Race. Es ist die Schnittstelle (API - Application Program Interface) zwischen der Datenbank auf einem Microsoft SQL Server und den Spezialprogramme der Teams, wie z.B. ATLAS. Für die Ingenieure der Rennteams ist es essenziell, dass sie gleichzeitig auf eine große Anzahl an Parametern und Messungen zugreifen können. Sie müssen auf die Daten schnell zugreifen und flüssig navigieren können. SQL Race ermöglicht dies durch den Zugriff auf mehre Datenbanken und deren Synchronisation. Dadurch können Sensoren ihre Messwertein gleichzeitig in mehrere Datenbanken schreiben bzw. die Programme gleichzeitig auf mehrere Datenbanken zugreifen und die Werte gemeinsam in einer zentralen GUI (Graphical User Interface) darstellen. [51] 4.4 Funktionsweise Wie die Daten nun gesammelt, gemessen und im Fahrzeug übertragen werden, konnte nun geklärt werden. Aber wie werden die Daten ausgewertet? Wie erhält das Team neben der Strecke die Daten und was geschieht mit diesen Daten? Auf diese Frage eine eindeutige Antwort zu geben fällt schwer. Zu unterschiedlich sind die Arbeitsweisen der einzelnen Teams, außerdem sind die Teams auch an die Gegebenheiten der jeweiligen Rennstrecke gebunden. Während auf manchen Rennstrecken eine gute Abdeckung per Funk möglich ist, stellt dies auf anderen Rennstrecken ein Problem dar. So verläuft der Kurs am Hockenheimring beispielsweise bei Höchstgeschwindigkeit mehrere Kilometer durch den Wald . Bekannt ist, dass die FIA einen Frequenzbereich um die 1500 Mhz für die Übertragung der Telemetriedaten erlaubt.[52] Über die Übertragung, Datenmenge und Frequenzen der Telemetrie geben die Teams, aus nachvollziehbaren Gründen, allerdings sehr wenig bekannt. Es ist allerdings bekannt, dass es sich bei den Protokollen zur Übertragung um eine Kombination aus Standardfehlerkorrektur und Verschlüsselung handelt, welche für die speziellen Anforderungen auf der Rennstrecke optimiert wurden. Die Übertragung der Daten vom Fahrzeug zur Box erfolgt in zwei Stufen. Eine Stufe ist das Passieren der Boxengasse bzw. des Kommandostandes auf der Start- und Zielgraden. Wenn die Fahrzeuge diese Stelle passieren, werden bis zu 4 Mbyte Telemetriedaten in zwei Sekunden übermittelt. Die andere Stufe des Systems sorgt für eine geringe Datenübertragung auf der restlichen Strecke. Laut Reglement ist es nur erlaubt Daten vom Fahrzeug an die Box zu senden, in die andere Richtung ist es den Teams nicht gestattet. Allerdings darf die FIA Warnsignale an das Lenkrad des Fahrers senden (siehe 3.5.1 Technisches Reglement). So leuchtet beispielsweise bei gezeigter gelber Flagge eine entsprechende LED am Lenkrad des Fahrers. Lediglich der Sprechfunk ist in beide Richtungen erlaubt. Die Frequenzen bewegen sich dabei ca. zwischen 167 und 470 Mhz[53] Nach einem Rennen oder einer Testsitzung werden die Daten aus dem lokalen Speicher ausgelesen. Die Speicherkabazität der ECU von MES beträgt bis zu 1 GByte[54]. Die ausgelesenen Daten werden gemeinsam mit den Daten aus der Renn-/Testsitzung auf einem Server in der Teambox gespeichert und von dort aus i.d.R. via ISDN, xDSL oder Sattelit an die Zentrale des jeweiligen Teams übertragen. Das genutzte Übertragungsmedium hängt stark von den finanziellen Mitteln der Teams ab. Während die einen Teams auf die Gegebenheiten vor Ort angewiesen sind, können andere Teams auf eigene Technologien zurückgreifen. In der Saison 2006 griff das BMW Sauber-Team sogar auf einen eigenen Übertragungswagen zurück.[55] Mit den gesammelten Daten können die Mitarbeiter in der Zentrale über Nacht Tests und Optimierungen durchführen. Dies geschieht in der Regel mit Hilfe von computerberechneten Simulationen. Das Renault F1 Team nutzte dafür einen originalgetreuen Simulator mit Dummy. Sie testen beispielsweise Parameter für Beispiel Reifendruck, Aufhängung und überprüfen die Auswirkungen auf das Rennauto. Die Ergebnisse werden an das Team vor Ort übermittelt, das die getesteten Änderungen direkt am Fahrzeug umsetzen kann.[56] 4.4 Funktionsweise 20 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Die Formel 1 und die Rennteams halten sich bezüglich der eingesetzten Übertragungstechniken sehr bedeckt. Bis auf die Erkenntnisse im Bereich Formula Student können nur Vermutungen über die Art und die Beschaffenheit von Übertragungstechniken angestellt werden. Aber durch die zur Verfügung stehenden Informationen von Übertragungstechnologien können Rückschlüsse auf die Formel 1 gezogen werden. Einer der wenigen bekannten Anhaltspunkte ist, dass die FIA Übertragungen (mit den Einschränkungen der unidirektionalen Verbindung) im Frequenzbereich um 1500 Mhz gestattet. Es stellt sich die Frage, ob die Formel 1 eigens entwickelte oder bereits vorhandene Technologien für ihre Übertragungen nutzt. Folgend werden einige weit verbreitete Übertragungstechnologien aus dem Bereich Mobilfunk näher betrachtet, um anschließend noch einmal auf die Frage einzugehen. Bezeichnung GSM WLAN Reichweite (pro Sendemast) 35 Km bei In Europa freier Sicht, hauptsächlich 900 9,6 kBit/s wenige 100 Mhz und 1800 Meter in der Mhz Innenstadt 30-100 Meter, mit In Europa: 2,4+ verschieden, spezieller Ghz und 5,15+ Quasi-Standard: Technik: Ghz 54 MBit/s wenige 100 Meter Frequenzbereich Bandbreite iWLAN wie WLAN ("Industrie-WLAN") wie WLAN GPRS wie GSM 115 kBit/s In Deutschland: von 1,92 Ghz (Upstream) bis 2,17 Ghz (Downstream) Mit der Erweiterung HSPA: bis zu 7,2 Mbit/s downstream und 1,45 Mbit/s upstream UMTS WiMAX LTE 4.4 Funktionsweise Maximale Geschwindigkeit des Empfängers maximal 250 Km/h Durch die sehr geringe Bandbreite ist GSM für die Datenübertragung in der Formel 1 nicht sinnvoll nutzb WLAN würde sich nur für einen stationären nicht relevant Datenaustausch anbieten. Für wegen zu geringer die Datenkommunikation Reichweite während des Rennens ist es aber ungeeignet iWLAN verspricht bessere Antwort-Zeiten als die wie WLAN wie WLAN Standard-WLAN-Technik, ist ansonsten genauso ungeeigne wie WLAN. GPRS wäre trotz geringer wie GSM wie GSM Bandbreite für die Formel 1 einsetzbar. bis 10 km/h: siehe Bandbreite, bis 120 km/h: 384 KBit/s, bis 500 km/h: 144 KBit/s ab 70 Mbit/s, 3 Km (dicht In Europa: 3,5 theoretisch bis besiedeltes GHz und 5,8 GHz über 300 Mbit/s Gebiet) in Europa: nicht einheitlich auf einem Wert Bewertung Downstream: 2 Km (dicht theoretisch bis 100 MBit/s und besiedeltes 500 Km/h mehr, Upstream: Gebiet) UMTS besitzt eine höhere Bandbreite als GSM, daher bietet es sich als Datenübertragungstechnologi an Hat niedrige Latenzzeiten. WiMAX ist aber eher für die Verbindung stationärer Endpunkte geeignet. Mithilfe von Richtfunk können immense Bandbreiten erreich werden (DSL-Ersatz). Hat niedrige Latenzzeiten (ca 5ms). 21 Connected_Cars_in_der_Formel_1 bis zu 50 MBit/s[57] Aus der Tabelle wird ersichtlich, dass sich für den Einsatz der gelisteten Technologien nur GPRS und LTE eignen würden. Aufgrund mangelnder Unterstützung für bewegliche Endpunkte oder zu geringer Bandbreite kommen die anderen Technologien nicht in Frage. LTE hat im Vergleich zu GPRS neben der höheren Bandbreite den Vorteil der geringeren Latenz. UMTS würde noch in Frage kommen, wenn man die Regelung mit einbezieht, dass von 2,0 - 2,7 Ghz keine Frequenzen genutzt werden dürfen. Da UMTS zum Empfangen (aus Sicht des Rennwagens) 2,1 Ghz benötigt, würde durch diese Regelung gewährleistet werden, dass die Teams den Upstream des Rennwagens theoretisch empfangen könnten. Aber generell gilt für jede der genannten Technologien: Bei steigender Entfernung zum Sendemast und steigender Geschwindigkeit des Endpunktes sinkt die Bandbreite schnell auf ein Minimum ab, wenn die Verbindung nicht sogar abbricht. Es ist aber wahrscheinlich, dass die Formel 1 für ihre Datenübertragung ein eigenes Verfahren oder eine modifizierte Technologie der oben genannten nutzt. 4.5 Fallbeispiel Connected Cars in der Formula Student Abb. 15 Logo der Formula Student Germany Bei der Formula Student entwickeln und bauen Studenten in Teamarbeiten einen eigenen einsitzigen Formelrennwagen. Ziel ist es, mit diesem Rennwagen in Wettbewerben gegen andere Teams aus der ganzen Welt anzutreten. Im Gegensatz zur Formel 1 kommt es bei der Formula Student nicht nur auf das Ergebnis auf der Rennstrecke an. Die Wettbewerber müssen sich auch an der Konstruktion und der Wirtschaftlichkeit in verschiedenen Disziplinen messen lassen. Aus diesem Grund wird bei der Formula Student davon ausgegangen, dass eine Produktionsfirma das Team engagiert hat um einen Prototypen zur Evaluation herzustellen. Zielgruppe dabei ist der ?nicht-professionelle Wochenendrennfahrer?. Daher spielen Kriterien wie Handling und geringe Kosten des Fahrzeugs eine wichtige Rolle. Ein weiteres Bewertungskriterium ist der Marktwert des Fahrzeuges, welcher durch Ästhetik, Komfort und Einsatz üblicher Serienteile gesteigert wird. Die Teams müssen einen Prototypen entwerfen, der diesen Anforderungen entspricht. Die Jury, bestehnd aus Experten der Motorsport-, Automobil- und Zulieferindustrie, bewertet jede Konstruktion, Kostenplan und Verkaufspräsentation zusätzlich zu dem Ergebnis auf der Rennstrecke, auf der sich die Fahrzeuge im Praxistest beweisen müssen. [58] Geschichte: Die ?Society of Automotive Engineers? (SAE) gründete 1981 die ?Formula SAE?, an der jährlich etwa 140 Studententeams aus der ganzen Welt teilnehmen. SAE und die ?Institution of Mechanical Engineers? veranstalten seit 1998 die ?Formula Student?. Die Teilnehmerzahl liegt dort bei ca. 70 internationalen Teams. 2006 fand die sechste ?Formula SAE-Australasia? statt, bei der 30 Teams um den Titel kämpften. Auch in Japan, Brasilien und Italien treten junge Ingenieure gegeneinander an. Seit 2006 treten Studententeams in der ?Formula Student Germany? gegeinander an. Der ?Verein Deutscher Ingenieure? (VDI) richtet den Wettbewerb jedes Jahr im Spätsommer am Hockenheimring aus. Alle Wettbewerbe 4.5 Fallbeispiel Connected Cars in der Formula Student 22 Connected_Cars_in_der_Formel_1 werden, von kleinen Modifikationen abgesehen, nach den gleichen Regeln ausgetragen. So wird den Teams ermöglicht mit ihren Rennwagen an mehreren Veranstaltungen teilzunehmen. Die Wettbewerbe der Formula Student könnten heutzutage auf breite Unterstützung zurückgreifen. So wird die Formula Student Germany u.a. von Firmen wie der BMW Group, Audi, VW, Bosch und Daimler unterstützt. Ross Brawn, ehemaliger technischer Direktor bei Ferrari und heute Teamchef bei Mercedes, ist seit 2006 Förderer der Formula Student.[59] [60] Konzept Abb. 16 Rennwagen beim Durchfahren des Parcours Der Wettbewerb wird in sieben Disziplinen ausgetragen, in denen sich die Studenten und ihre Konstruktionen beweisen müssen. Unterteilt werden diese Disziplinen in zwei Kategorien, die statischen Disziplinen (vier) und die dynamischen Disziplinen (drei). Bei den statischen Disziplinen geht es hauptsächlich um die Theorie und den Verkauf des Prototypen, während es bei den dynamischen um die Praxis geht. Die Bewertung erfolgt anhand eines Punktesystems. In jeder Disziplin erhalten die Teilnehmer Punkte, wobei sich die Punktegewichtung unterscheidet. Im Einzelnen stellen sich die Disziplinen wie folgt dar: Engineering Design Event (statisch) Hier wird das Design bewertet. Die Studenten müssen in einem 8-seitigen Dokument, bestehend aus Text und Fahrzeugzeichnungen, ihre Konstruktion und die Vorzüge für den Kunden darstellen. Die Bewertung erfolgt anhand des Dokuments, durch die Begutachtung des Fahrzeuges und durch eine Diskussion mit den Studenten. Cost and Manufacturing Event (statisch) Hier stehen die Kosten der Konstruktion im Vordergrund. In dieser Disziplin müssen die Teilnehmer einen schriftlichen Cost Report verfassen und sich einer Diskussion mit den Juroren stellen. Bewertet wird dabei die Aufbereitung des Cost Reports und das Verständnis von Fertigungsverfahren zur Kostenoptimierung. Business Presentation Event (statisch) Bei dieser Disziplin muss das Team einer fiktiven Herstellerfirma ihren Geschäftsplan für den gebauten Prototypen vorstellen. Die Herstellerfirma wird durch die Juroren vertreten. Das Team muss die Herstellerfirma davon überzeugen, dass ihr Fahrzeug den Anforderungen des ?nicht-professionellen Wochenendrennfahrer? am besten entspricht und gewinnbringend produziert und vermarktet werden kann. [61] 4.5 Fallbeispiel Connected Cars in der Formula Student 23 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Skip Pad (dynamisch) Die Fahrzeuge müssen bei dieser Disziplin einen Parcour in Form einer Acht durchfahren. Der Kurs muss zweimal absolviert werden, wobei nur die zweite Runde gewertet wird. Anhand der Rundenzeit wird errechnet, welche Querbeschleunigungen das Fahrzeug erreichen kann. Hier werden Werte von bis zu 1,4g erreicht.[62] Autocross (dynamisch) Ziel ist es, einen Parcour von ca. 1km Länge, bestehend aus Gerade, Kurven und Schikanen, möglichst schnell zu durchfahren. Eine schnelle Rundenzeit ist Indikator für eine gute Fahrdynamik, gute Handling- und Beschleunigungseigenschaften. Die hier erreichte Platzierung entscheidet über die Startplatzierung bei der Disziplin Endurance. Endurance (dynamisch) Beim Endurance wird die Gesamtkonstruktion auf den Prüfstand gestellt. Bei der Renndistanz von 22 Kilometern sind alle Eigenschaften wie das Handling, Beschleunigung oder die Fahrdynamik des Boliden gefragt. Da bis zu vier Fahrzeuge gleichzeitig auf der Strecke sind, ist auch das fahrerische Können des Studenten gefragt. Nach 11 km wird der Fahrer gewechselt. Diese Disziplin bringt mit 325 Punkten das bis zu Vierfache an Punkten in anderen Disziplinen. (z.B. Skip Pad 75 Punkte). Fuel efficiency (dynamisch) Da die Treibstoffeffizienz bei der Entwicklung zukünftiger Autos ein wichtiger Faktor ist, hat die Formula Student Germany (FSG) 2009 die Bewertung dieser Disziplin von 50 auf 100 Punkte verdoppelt. Hier zählt nicht allein der Verbrauch sondern der Verbrauch in Relation zur Geschwindigkeit. Um auch Teams bewerten zu können, welche das Ziel nicht erreichen konnten, wird der Verbrauch pro Runde ermittelt. Ein Team findet in der Bewertung nur Berücksichtigung, wenn es den Fahrerwechsel bereits vollzogen hat, also mindestens 50% der Renndistanz absolviert wurden. Des Weiteren werden Teams nicht in die Bewertung aufgenommen, wenn sie ein Drittel langsamer als das schnellste Team waren oder aber der Verbrauch über 5,72 Liter in der Endurance Disziplin lag (~ 26 l/100 km). [63] Telemetrie in der Formula Student Die technische Entwicklung bezüglich Telemetrie und Verbindung in der Formula Student zwischen den Teams ist sehr schwankend. Beim Wettbewerb der FSG 2009 erstreckte sich das Spektrum über nicht vorhandene Elektronik (bzw. keine Angaben zur Elektronik) über selbst entwickelte Systeme der Teams bis hin zu professionellen Electronic Control Units (ECU) von McLaren und Bosch. Auch bei der Übertragung der Daten wurden verschiedenste Möglichkeiten genutzt. Während einige Teams auf WLAN oder GSM Verbindungen zur Live-Datenübertragung setzten, erfassten andere Teams die Daten lokal im Fahrzeug und riefen diese dann zwischen den Disziplinen oder Testläufen ab. Teilweise setzten die Teams auch Systeme ein um Telemetrie-Daten über das Lenkrad anzuzeigen bzw. Einstellungen zu ändern. Vergleichbar mit den Lenkrädern in der Formel 1. Das Team der University of Birmingham setzte beispielsweise die McLaren TA-400 ECU zum Kontrollieren und Überwachen des Motors und des Getriebes ein. Einstellungen konnte der Fahrer über das Lenkrad vornehmen. 4.5 Fallbeispiel Connected Cars in der Formula Student 24 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Abb. 17 Kommunikation TAG400 Das Team der University of Michigan setzte hingegen auf die Firma Bosch und ihre ECU BOSCH MS4.4 in Verbindung mit einer Traktionskontrolle. Wohingegen das Team mit der Autonummer 80 der Technischen Universität Berlin auf eine Eigenentwicklung in Kooperation mit der TAKATA-Petri AG zurückgriff. Bei der Telemetrie- und Sprachverbindung setzte das Team auf die GSM Technologie. Im Gegensatz dazu gab das Team der Slovak University of Technology in Bratislava lediglich ein elektro-pneumatisches Bremssystem an.[64] Diese vier Beispiele verdeutlichen, dass die Formula Student im Bezug auf technische Regularien wenig mit der Formel 1 gemein hat. Während bei der Formel 1 eine Einheitselektronik verwendet wird, sind die Unterschiede bei den Teams der Formula Student nicht von der Hand zu weisen. 5 Fazit Abschließend kann man festhalten, dass das Thema Connected Cars derzeit für große Veränderungen in der Automobilindustrie sorgt und auch in Zukunft sorgen wird. Besonders die Fahrer von herkömmlichen Fahrzeugen werden in naher Zukunft von der Möglichkeit der Automobilindustrie profitieren, die das Fahrzeug und die Infrastruktur wie z. B. Ampeln miteinander verbindet. Natürlich werden die technischen Assistenzsysteme erst den Fahrer von Oberklassewagen im Premiumsegment zur verfügung stehen, aber es ist davon auszugehen, dass die elektronischen Helfer auch schnell in das Mittelklassesegement Einzug halten werden. Grundlage hierfür ist die Tatsache, dass die Herrsteller dieser Systeme nur im breiten Volumengeschäft die Investitionen für die teuren Entwicklungen wieder hereinholen. Es ist davon auszugehen, dass die Verbreitung dieser Systeme ähnlich schnell vonstatten gehen wird wie die Verbreitung des Airbags. Veränderungen wird es aber auch im Bereich des Motorsports geben. Rennserien wie der Formel 1 werden wahrscheinlich auch in den nächsten Jahren die Massen begeistern, aber auch sie müssen sie den globalen Trends anpassen. Dazu zählt besonder das gestiegene ökologische Bewusstsein der Autofahrer und Motorsportbegeisterten. Sie möchten zwar auch weiterhin guten Sport sehen, aber dabei sollen die Veranstalter und Teams die ökologischen Gesichtspunkte nicht ausser Acht lassen. Zusätzlich wird Spardruck auf die Teams weiter wachsen. Die ersten Schritte in diesem Bereich hat die Formel 1 schon hinter sich. Nach der Vereinheitlichung der Hard- und Software für die Boxenkommunikation geht man nun dazu über, Testzeiträume zu und kostenintensive Bauteile wie Motoren zu begrenzen. Diese Massnahmen zwingen die Teams ihre Testzeiträume optimal zu nutzen und in diesen Zeiträumen ein Maximum an Daten zu sammeln. Nur mit diesen Daten haben die Teams die Möglichkeit auch abseits der Strecke ihre Autos zu verbessern und ggf. virtuelle Testrunden zu absolvieren. Besonders positiv ist festzuhalten, dass Deutschland als Heimat von diversen Premiumherstellern im Automobilbereich, das Thema Connected Cars rechtzeitig erkannt hat. Zusammenschlüsse wie der AKTIV-Initiative bieten den Herstellern und dem Staat die Möglichkeit einheitliche Lösungen im erforschen und anschließend ohne große Investitionen zu implementieren. Rennserien wie die Formula Student könnten für diese 5 Fazit 25 Connected_Cars_in_der_Formel_1 Initiativen ein idealer Partner sein und dabei helfen, den Nachwuchs an Spitzenkräften im Bereich der Forschung für diese Themen zu begeistern. Schließlich könnte der Markt für Fahrerassistenzsysteme im Bereich Sicherheit und Effizienz der Wachstumsmotor für die Automobilindustrie in den kommenden Jahren sein. 6 Abkürzungsverzeichnis ACR C2C C2I CAN DAB ECU FIA FM FOA FOM FOTA FSG GPDA GPRS GSM ICA IMS LTE MES RBR RSU SAE STR UMTS VDI WiMAX WLAN Accident data recorder Car to Car Car to Infrastructure Controller Area Network Digital Audio Broadcasting Electronic Control Unit Fédération Internationale de l?Automobile Frequenzmodulation Formula One Administration Ltd Hier: Formula One Management Ltd Formula One Teams Association (Vertretung der Formel 1-Teams) Formula Student Germany Grand Prix Drivers' Association (Vertretung der Formel 1-Fahrer General Packet Radio Service Global System for Mobile Communications FIA International Court of Appeal IP Multimedia Subsystem Long Term Evolution McLaren Electronic System Red Bull Racing Team Road Side Unit Society of Automotive Engineers Scuderia Toro Rosso Racing Team Universal Mobile Telecommunications System Verein Deutsche Ingenieure Worldwide Interoperability for Microwave Access Wireless Local Area Network 7 Abbildungsverzeichnis Abbildung Formel 1 Fahrzeug in der Box Quelle: http://images.computerwoche.de/images/computerwoche/bdb/490674/3 1 Abbildung Integrierte Querführung Quelle: http://www.aktiv-online.org/images/Aktiv%20AS-IQF.jpg 02.06.2010 2 Abbildung Virtuelle Quelle: http://www.aktiv-online.org/images/Aktiv%20VM-Virtuelle%20VBA. 7 Abbildungsverzeichnis 26 Connected_Cars_in_der_Formel_1 3 Verkehrsbeeinflussungsanlage Abbildung Störungsadaptives Fahren 4 Abbildung Logo der FIA 5 Abbildung Logos der von der FIA 6 geführten Organisationen Logos der von der FIA Abbildung veranstalteten Rennserien 7 (Auszug) Abbildung Logo des Force India Racing 8 Teams Abbildung Firmenlogo McLaren 9 Electronic Systems Abbildung Firmenlogo Microsoft 10 Abbildung CIU-400 CAN Interface Unit 11 von MES Abbildung Vergleich konventionelle und 12 Bus Vernetzung Abbildung Streckendarstellung in ATLAS 13 Abbildung Schema Kommunikation Auto 14 - Atlas - SQLRace Abbildung Logo der Formula Student 15 Germany Quelle: http://www.aktiv-online.org/images/Aktiv%20VM-StaF.jpg 02.06.2010 Quelle: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:FIA_Logo.svg&filetim Quelle: http://fia.com/en-GB/mediacentre/centenary/Pages/FIACentenary.aspx Quelle: http://www.fia.com/en-GB/sport/championships/Pages/Championships Quelle: http://www.forceindiaf1.com/images/logo.jpg 01.06.2010 23:42 Quelle: http://www.tagelectronics.co.uk/i/tes_logo.gif 25.05.2010 13:56 Quelle: http://www.microsoft.com/indonesia/events/bedlam/Images/Microsoft_ Quelle:http://www.mclarenelectronics.com/Products/All/unit_cont_CIU-400.as Quelle:http://www.vector-elearning.com/portal/medien/vector_elearning/flash/ 31.05.2010 20:04 Quelle: http://www.mclarenelectronics.com/Products/All/sw_atlas.aspf 04.06.2 Quelle: http://www.mclarenelectronics.com/Products/All/sw_atlas.aspf 04.06.2 Quelle: http://www.formulastudent.de/uploads/media/FSG_logo__color_on_wh Quelle: Abbildung Rennwagen beim Durchfahren http://www.formulastudent.de/fileadmin/user_upload/all/2009/pics/FSG09//200 16 des Parcours 25.05.2010 12:19 Abbildung Kommunikation TAG400 Quelle: http://www.mclarenelectronics.com/mes_pdf/Unit_Cont_TAG-400.pdf 17 8 Fußnoten 1. ? http://www.deloitte.com/view/en_IE/ie/news/ie-pressreleases-en/061fea904e00e110VgnVCM100000ba42f00aRCR Umsatzzahlen der Formel 1 (Deloitte), 03.06.2010, 21:08 2. ? http://www.fia.com 3. ? http://c3world.de/downloads/C3World_Flyer_de.pdf 02.06.2010 18:22 4. ? http://www.c3world.de 02.06.2010, 18:30 5. ? http://www.aktiv-online.org/deutsch/projekte.html 02.06.2010, 18:47 6. ? http://www.aktiv-online.org/deutsch/aktiv-cocar.html 02.06.2010, 19:15 7. ? http://www.aktiv-online.org/deutsch/aktiv-as.html 02.06.2010, 19:27 8. ? http://www.aktiv-online.org/deutsch/aktiv-vm.html 02.06.2010, 19:36 9. ? 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