F1七十年安全进化史:从稻草捆到Halo的生死保卫战
刘耀_FLy
F1传奇设计师阿德里安·纽维在他的自传中有一句话令我印象深刻,他说:“虽然我对 FIA 以及他们多年来管理这项运动的方式有很多不满,但我必须对他们在提高这项运动安全性方面所做的贡献给予极大的肯定。”
自1950年F1元年开始,马修(Marshal)就是赛道边不可或缺的一部分。他们是事故发生后最先到达现场的人,因此他们接受过专业的急救、消防安全和事故处理培训。马修还负责提醒车手注意赛道上的危险,例如挥舞黄旗警告车手前方有危险需减速,或挥舞蓝旗指示车手即将被套圈,必须让更快的赛车通过。马修在风吹日晒中牺牲了大量个人时间来保障比赛安全进行,可以说没有他们,就没有赛车运动的正常运转。
自1952年起,佩戴头盔成为了F1比赛中的强制规则。回溯1950年时,车手戴的是布帽配护目镜,除了防止灰尘和昆虫外几乎没有任何保护作用。几十年来,随着 Nomex 材料的发明、面罩的增加以及最终全罩式头盔的普及,对车手的保护力度不断加大。2001 年,碳纤维头盔正式进入F1。如今的头盔都经过严格测试,以承受冲击并证明其极强的耐火性。
在上世纪50-60年代,杰基·斯图尔特爵士推动F1进行了一次巨大的安全变革。事情的起因是1966年F1比利时大奖赛的大雨中,斯图尔特高速撞车后,身体负伤并被困在座舱中无法动弹,最后是格拉汉姆·希尔和鲍勃·邦杜兰特借来路人的工具才将斯图尔特救出。当时没有赛道标准的救护车和救援团队,这对紧急情况下的生命保障几乎形同虚设。在这次事故后,斯图尔特开始用毕生推动赛车装备的安全性提升和赛道的医疗保障,并且推动赛道方引入了钢制护栏和增加缓冲区以及减速弯。
自1975年起,车手们必须在比赛中身穿符合防火标准的赛车服。还是回溯到1950年代,当时车手们在比赛中几乎是想穿什么就穿什么,行动自由方便是首要的,有时候也要为了保持凉爽穿上短袖衬衫。到了1963年,规则要求车手们必须穿着连体工作服,后来才引入了防火标准。几十年来技术不断进化,现在的赛车服必须经过相关的标准测试,在测试时使用热流密度为80kW/m²的丙烷燃烧器产生约800℃的火焰直喷赛车服面料,传感器监测赛车服内侧的温度变化需要符合:在12秒内不超过24℃。在面料接触火源10秒后,撤走火源,赛车服面料不能继续自燃,且不会形成破洞,也不能有熔融滴落物。这只是赛车服的防火要求,在赛车服里面还有防火内衣,当然手套和鞋子也都有相对应的防火要求。
自1981年起,单体壳,或者称之为逃生舱,开始成为F1赛车的核心部分,车手就坐在其中驾驶赛车。它由高模量碳纤维与铝蜂窝芯夹层组成,侧面带有厚厚的Zylon纤维层,具有抗穿透性。逃生舱被设计为近乎不可摧毁,并随着时间推移不断进化,以承受最剧烈的碰撞,成为车手与赛道之间的最后一道防线。在被判定为可以安全参赛之前,逃生舱必须经过广泛的碰撞测试,正面、侧面、尾部都有着严苛的动态碰撞测试,防滚架、侧壁、底部等位置还有强度极大的静态负载测试(对应的具体规则,大家可以查看2026年F1技术规则第12-13章节)。另外,逃生舱还配备了灭火系统,可由车手或外部触发,向单体壳和发动机周围喷洒阻燃泡沫。这一切都是为了在高速撞击事故中可以保护车手的生命安全。
自1993年起,安全车开始成为F1比赛中维持秩序的关键角色。当赛道上出现事故车辆、碎片或恶劣天气等危险,其他赛车全速行驶不安全时,安全车登场并压制所有赛车的车速且禁止超车。控制住场上的局势后,赛事控制中心才可以派人专心处理事故、清理碎片、保障人员安全等。虽然后来安全车的出动往往也伴随着各支车队的进站策略变化,但这些都是在保障安全之下逐渐演变而来的。
自1994年起,F1规则引入了维修区限速。是的,在1994年之前,车手们在维修区里是全速前进的,当时的场面看着非常疯狂。在1994年伊莫拉赛道的惨痛事故之后,为了保护车手和维修区工作人员的安全,车手在进入维修区时必须限速。现在一般永久性赛道的维修区限速是80km/h,街道赛则会更低,为60km/h。
同时从这个时期开始,赛道的护栏和缓冲区也在逐渐经历着重新设计。2000年,F1引入了标准轮胎护栏嵌入物以实现最大能量吸收,此后针对各种事故不断进行改进。2010年之后,TechPro模块化泡沫护栏开始登场,它通过受控的变形去吸收赛车撞击时的能量,同时防止赛车反弹回赛道上。要是往前倒60年,最早F1赛道边的防撞设施其实就是稻草捆,但直到1967年稻草捆才被禁止,原因出事故后稻草捆起火导致车手丧命。
说到赛道弯角与缓冲区,自从1994年伊莫拉的惨痛周末之后,一些赛道开始进行改造,试图中和掉那些最危险的弯角。同时后来新建的赛道,开始采用巨大的沥青缓冲区,而草地和砂石缓冲区的面积也做出了一些针对性的调整。
自1996年起,头枕开始出现在F1座舱中,头枕有助于在冲击中保护车手的头部,是由吸能安全泡沫制成的,它的外壳是芳纶纤维/环氧树脂制成的复合材料,用手都能捏变形。头枕能够吸收冲击能量的同时还要具有非常低的摩擦性,使头盔能在受到冲击时有相对运动,不会间接的对颈部产生作用力。另外,根据不同的环境温度,头枕中的吸能安全泡沫也会有不同选择,因为它们会在不同温度下展现出不同的硬度。
自1997年起,所有F1赛车都配备了事故数据记录仪(ADR),捕捉有关碰撞以及安全设备在碰撞中运行情况的信息。这些数据不仅对医疗团队了解事故现场的冲击严重程度有用,而且是提高 F1 安全性的重要依据,它提供了一种评估赛道安全设施有效性的手段。这些信息与使用该记录仪的所有 FIA 附属赛事的统计数据相结合,共同用于改善车手的安全保障。
自1999年起,F1赛车上引入了轮索,目的是防止车轮在事故中飞出并危及赛道上其他人的安全。这一举措源于1998年比利时大奖赛,当时多车连环事故,多个轮胎脱落并弹到其他地方,场面十分混乱。轮索的核心是Zylon,每一根轮索必须能承受至少80kN的拉力,在1999年首次引入时,一个轮胎只有一根轮索,后来在2011年增加到每轮2根,2018年增加至每轮3根。
自2003年起,HANS头颈支撑系统成为F1车手的强制装备。在HANS普及之前,赛车界最常见的致命伤是基底颅骨骨折,当赛车发生高速正面撞击时,车手的身体被六点式安全带牢牢固定在座位上,但头部的惯性大,在撞击瞬间头部会以很高的速度向前冲,可能直接将头颅从脊柱上“拉断”,而HANS保护的就是脆弱的颈椎。在佩戴HANS发生撞击时,系带会像“安全带”一样限制头部的向前移动量。它将原本作用于颈部的拉力转移到更坚固的肩膀和后背上,从而防止颈部过度拉伸或挥鞭样损伤。
自2010年起,F1规则禁止了正赛中的赛车进站加油。我相信赛中加油是一些老车迷怀念的比赛方式,认为其能让正赛策略更加多变,不过加油时代的策略博弈大多是在维修区中,而非赛道上的轮对轮缠斗,这方面仁者见仁智者见智吧。我主要想说当年取消加油还有成本和安全的考量,加油设备的运输、维护等,每年需要耗费超百万美元,而1994年德国大奖赛中乔斯·维斯塔潘进站加油时被大火瞬间包裹的镜头则是安全问题的一次警钟,后来还出现过2008年新加坡大奖赛中马萨因信号灯问题提前驶出拔断油管,2009年巴西大奖赛中科瓦来宁拔断油管,泄漏的燃油化作一团大火笼罩了后方驶过的莱科宁。取消赛中加油,确实是减少了一个安全隐患因素。
自2014年起,F1车手的耳塞中装入了加速度计,以便收集车手在遭遇事故时,作用在车手身上的精确受力数据。
自2016年起,F1赛车安装了一个面向车手的摄像头,以便准确观察在事故碰撞时座舱内部发生的情况。该摄像头配合事故数据记录仪和加速度计,为外界提供了更加全面的回溯分析依据。
自2018年起,所有F1赛车强制安装Halo座舱保护装置。这在当时引发了巨大的争议,很多人认为它非常丑,且会影响到车手驾驶时的视线,在那之前F1已经使用开放式座舱将近70年了,为什么要改呢?因为方程式车手的头部安全越来越引人关注。
2014年日本大奖赛,比安奇在大雨中撞上了正在清理故障车的吊车底部,他最终于次年7月离世,这次事故产生了深远影响,FIA决心彻底改变方程式赛车的座舱安全保障。2015年贾斯汀·威尔逊在IndyCar比赛中被前方事故飞出的碎片击中头部,不幸身亡。2009年,前F1和MotoGP世界冠军约翰·苏提斯之子亨利·苏提斯在比赛中被其他赛车上脱落的轮胎击中头部,不幸去世……
FIA花了很长时间去研究座舱保护装置的理想形态,出现过Aeroscreen和Shield等试验品,最终确定了采用高强度钛制成的Halo。虽然Halo看起来长得有点像人字拖,但它是经过了长期设计改进和最终严苛负载测试的产品,Halo本体只有7kg,但它能在垂直方向上承受住 约12吨的重量,相当于两头成年非洲象的体重。在FIA官方测试中,除了垂直向下,Halo还需要经过侧向挤压、纵向向后以及侧向向内的负载测试。
在Halo投入使用之后,它在F1中已经多次保护了车手的安全。2018年比利时大奖赛发车阶段,阿隆索的赛车在事故中腾空飞过了勒克莱尔的头顶,如果没有Halo,前者的轮胎将直击后者的头部。2020年巴林大奖赛发车阶段,格罗斯让的赛车失控后撞穿了护栏,并燃起熊熊大火,当时赛车只剩下了单体壳和Halo保护着格罗斯让,随后他在28秒的时间中浴火逃生。2021年意大利大奖赛,汉密尔顿与维斯塔潘的赛车叠在了一起,Halo在关键时刻为汉密尔顿的头部支撑起了最后一道屏障。2022年英国大奖赛发车阶段,周冠宇遭遇恐怖的翻车事故,防滚架失效后,Halo保护了周冠宇的头部安全。这些还只是F1赛场上的案例,其实从2018年起FIA旗下的单座方程式赛事都强制引入了Halo,在其他比赛中Halo也屡屡立功。
近些年来,F1还引入了生物识别手套,并在格罗斯让遭遇事故导致手部烧伤后增强了手套的防火要求。每年的规则小改或几年一次的技术规则大改中,安全细节和要求都在不断调整。
没有最安全,只有越来越安全。赛车运动能发展至今,离不开前人的血泪教训与后人在追求速度与激情的同时,怀揣着对于生命的敬畏。
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