एफ1 में टेलीमेट्री और डेटा प्रवाह

F1 में टेलीमेट्री, रेस कार से पिट वॉल और गैराज तक वास्तविक समय में बहने वाला डेटा प्रवाह है; कार में लगे सैकड़ों सेंसर, गति और ब्रेक की जानकारी के साथ-साथ टायर प्रेशर, ईंधन स्तर और इंजन की सेहत जैसी हर चीज़ सेकंड के हज़ारवें हिस्से की सटीकता के साथ इंजीनियरों तक पहुँचाते हैं। आधुनिक Formula 1 में रणनीति, ड्राइवर के प्रदर्शन और तकनीकी निर्णयों का अधिकांश हिस्सा इसी अदृश्य डेटा श्रृंखला का नतीजा है।

स्क्रीन पर F1 रेस देखते हुए क्या आपने कभी यह सोचा है: पिट वॉल पर बैठे इंजीनियर तुमसे पहले ही कैसे जान जाते हैं कि उस लैप पूरा होने से पहले ड्राइवर के टायरों की क्या स्थिति है, कितना ईंधन बचा है, और ब्रेक खत्म हो रहे हैं या नहीं? जवाब एक शब्द में है: टेलीमेट्री। और मेरा मानना है कि इसमें एक बार झाँक लेने के बाद तुम F1 को फिर कभी वैसे नहीं देखोगे।

टेलीमेट्री क्या है, कार में कितने सेंसर होते हैं?

टेलीमेट्री का सीधा मतलब है कि रेस कार द्वारा ट्रैक पर इकट्ठा किया गया सारा डेटा वास्तविक समय में पिट वॉल और गैराज तक भेजा जाता है। कार के नीचे से ऊपर तक फैले सेंसर हर चीज़ को लगातार मापते हैं और उन्हें रेडियो तरंगों के ज़रिए टीम तक पहुँचाते हैं। आप इस कार को एक साधारण वाहन से कहीं अधिक, एक विशाल कंप्यूटर से जुड़े चलते-फिरते सेंसर के गुच्छे की तरह समझ सकते हैं। दरअसल, इस विषय पर साहित्य में भी "चलता-फिरता सुपर कंप्यूटर" की उपमा दी जाती है।

तो कितने सेंसर होते हैं? Mercedes की इलेक्ट्रॉनिक विकास इंजीनियरों में से एक Christine Steven बताती हैं कि एक औसत रेस वीकेंड में कार में 250 से अधिक सेंसर होते हैं; कुछ ताज़ा स्रोत इस संख्या को 300 से ऊपर तक बताते हैं। सेंसर तीन बड़ी श्रेणियों में बँटे होते हैं: नियंत्रण, मापन और निगरानी। पावर यूनिट, शेसी, सस्पेंशन, टायर, एरोडायनामिक्स और ड्राइवर के नियंत्रण सभी इसी नेटवर्क से जुड़े होते हैं। FIA टीमों के लिए टायर प्रेशर की लगातार निगरानी करने वाला एक अनिवार्य TPMS सिस्टम भी लाया है; वहीं पंखों और फ्लोर पर टायर की सतह के तापमान और टायर के घिसाव को मापने वाले थर्मल इमेजिंग सेंसर लगे होते हैं। यानी अब टायर क्या कर रहा है, यह सिर्फ ड्राइवर के "महसूस" करने तक सीमित नहीं है, बल्कि कैमरों की तरह देख सकने वाले सेंसर भी यह जानते हैं।

डेटा गतियाँ भी एकरूप नहीं हैं; 1 Hz से 1 kHz तक बदलती रहती हैं। वाइब्रेशन डेटा की बात हो तो प्रति सेकंड 200 हज़ार सैंपल तक जाया जा सकता है। मॉनिटर किए जाने वाले चैनलों की सूची अविश्वसनीय रूप से लंबी है: गति, पहियों की गति, स्टीयरिंग कोण, सामने और पीछे के ब्रेक, ब्रेक बैलेंस, गियर, इंजन आरपीएम, टायर प्रेशर, DRS, इंजन मोड, टॉर्क, ईंधन, अंतिम लैप का डेल्टा, सेंट्रीफुगल बल, क्लच, डाउनफोर्स, हाइड्रोलिक और तेल का प्रेशर, इंजन का तापमान, ट्रांसमिशन, एग्जॉस्ट... सूची और भी लंबी होती जाती है लेकिन आपने बात समझ ली: कार का हर कण बोलता है।

डेटा कार से निकलकर गैराज तक कैसे पहुँचता है?

सेंसर, एनालॉग रूप में या CAN bus लाइनों के ज़रिए वाहन के ECU से जुड़े होते हैं। ECU हर टीम के लिए मानक और विशेष उत्पादन है; McLaren इसे बनाता है और सभी टीमें एक ही हार्डवेयर का उपयोग करती हैं। ECU डेटा को एन्क्रिप्ट करके वाहन के आगे लगी एंटेनाओं के माध्यम से गैराज भेजता है। कुछ डेटा क्लासिक तरीके से, यानी पिट में केबल से लैपटॉप कनेक्शन बनाकर एकत्र किया जाता है; इसे offload कहा जाता है और इस तरह लाइव ट्रांसमिशन जो अतिरिक्त डेटा नहीं ले जा सकता, उसे डाउनलोड कर लेते हैं।

लाइव डेटा प्रति लैप लगभग 30 MB के आसपास होता है; पिट में offload के साथ यह मात्रा दो, तीन गुना तक बढ़ सकती है। एक Grand Prix वीकेंड के कुल योग में हम प्रति कार कई टेराबाइट की बात कर रहे हैं; वीडियो शामिल करने पर यह मात्रा और भी बढ़ जाती है। 2022 मैक्सिको GP वीकेंड में केवल ट्रैक और फैक्ट्री के बीच लगभग 11 टेराबाइट डेटा ट्रांसफर किया गया था। एक विलंब (latency) का मुद्दा भी है: यूरोप की रेसों में डेटा पिट वॉल तक 10-15 ms में पहुँचता है, जबकि ऑस्ट्रेलिया या जापान जैसी दूर की रेसों में यह समय 300-400 ms तक चला जाता है। इंसान के लिए यह अनुभव नहीं होता लेकिन सेकंड के हज़ारवें हिस्से के साथ काम करने वाले इंजीनियरों के लिए यह अंतर बड़ा है। आगे बढ़ते हुए यह भी उल्लेख कर दूँ: टेलीमेट्री अवसंरचना स्वयं सभी टीमों के लिए साझा है; ट्रैक पर 100% कवरेज देने वाला यह सिस्टम टीमों के बीच सहयोग के दुर्लभ उदाहरणों में से एक है। विश्लेषण के क्षेत्र में अधिकांश टीमें McLaren Applied का Atlas सॉफ़्टवेयर उपयोग करती हैं।

क्वालिफाइंग लैप में खोया समय कैसे खोजा जाता है?

क्वालिफाइंग सेशन टेलीमेट्री विश्लेषण का सबसे रोमांचक क्षण होता है। ड्राइवर की रन से उतरते ही, रनों के बीच उस छोटे से समय में वे परफॉर्मेंस इंजीनियर के साथ स्क्रीन में उतर जाते हैं। उद्देश्य एक ही है: यह खोजना कि समय कहाँ खोया। शनिवार दोपहर 0.1 सेकंड न खोजने वाली टीम दोपहर बाद ग्रिड में आगे से शुरू नहीं कर पाती। लेकिन यह कैसे होता है?

इस काम का जादुई शब्द डेल्टा है। डेल्टा का मतलब है दो डेटा पॉइंट के बीच का अंतर; दो लैप या दो ड्राइवर के डेटा को एक-दूसरे पर रखकर बीच का समय अंतर पूरे ट्रैक में विज़ुअलाइज़ किया जाता है। मान लीजिए आपका ड्राइवर टर्न 4 में टीममेट के मुकाबले 0.15 सेकंड खो रहा है। आप डेल्टा ग्राफ़ देखकर वहाँ के अन्य चैनल छानते हैं: क्या ब्रेक प्रेशर में कोई समस्या है, क्या ड्राइवर ने टर्न से पहले लाइन बदली, या थ्रॉटल एप्लीकेशन देर से हुई? तुरंत लाइन-दर-लाइन अलग किया जा सकता है। तुलना के लिए एकमात्र रास्ता टीममेट नहीं है; पिछले वर्षों के लैप, सिम्युलेटेड रन या ड्राइवर के अपने सर्वश्रेष्ठ लैप भी मेज़ पर होते हैं।

एक सेक्टर विश्लेषण भी होता है। ड्राइवर के S1, S2 और S3 में बनाए गए सर्वश्रेष्ठ समयों को जोड़ने पर सैद्धांतिक सबसे तेज़ लैप सामने आता है। असली लैप और सैद्धांतिक लैप के बीच का बड़ा अंतर इस बात का संकेत है कि गाड़ी में अभी भी इस्तेमाल न किया गया कोई पोटेंशियल बचा है। यह देखकर, किस सेक्टर में तेज़ और किसमें धीमा है, यह भी पता चलता है कि सेटअप में असंतुलन है या नहीं; उदाहरण के लिए, यदि तेज़ रफ्तार वाले हिस्से अच्छे हैं लेकिन मोड़ों में पकड़ कमजोर है, तो यह समझना बहुत आसान हो जाता है कि गाड़ी का संतुलन किधर झुका है। शुक्रवार शाम को ड्राइवर भी इस डेटा को फिर से देखते हैं; क्वालीफाइंग और रेस की रणनीति उसी रात आकार लेती है।

रेस डे: ईंधन और टायर डेटा रणनीति को कैसे तय करता है?

रेस रणनीति के दो मुख्य निर्णय होते हैं: पिट स्टॉप कब करना है और कौन सा टायर कंपाउंड चुनना है; हार्ड, मीडियम या सॉफ्ट? इन निर्णयों के पीछे ठोस डेटा मॉडलिंग होती है। रणनीतिकार ट्रैक की बनावट, अपेक्षित रेस टेम्पो और ईंधन खपत दरों को देखकर इष्टतम ईंधन भार की गणना करते हैं। ऐसे माहौल में जहाँ मौसम, ट्रैक और प्रतिद्वंद्वी बदल सकते हैं, यह गणना लगातार अपडेट होती रहती है।

टायर के मोर्चे पर बातें और दिलचस्प हो जाती हैं। प्रैक्टिस लैप में टीमें टायर की उम्र पर नजर रखती हैं, ईंधन खपत पर नजर रखती हैं और परिदृश्य सिमुलेशन चलाती हैं। खास तौर पर 5 लैप से लंबे रन को असल में रेस की रिहर्सल की तरह पढ़ा जाता है: एक ही कंपाउंड पर दो टीमों के डिग्रेडेशन कर्व की तुलना करके यह मॉडल किया जाता है कि एक स्टॉप करना है या दो। जैसे-जैसे ईंधन खत्म होता है और गाड़ी हल्की होती है, टायर का घिसाव भी कम होता है और परफॉर्मेंस बढ़ती है; इसीलिए रेस के आखिरी लैप में चाल चलना तर्कसंगत हो सकता है। टेलीमेट्री की बदौलत इंजीनियर तब भी स्क्रीन पर देख सकता है कि तीन लैप पहले क्या हुआ था, जबकि ड्राइवर को अभी तक ब्रेक के घिसने का एहसास भी नहीं हुआ होता।

अंडरकट, ओवरकट और पिट वॉल पर तुरंत लिए गए निर्णय

मैं तुम्हें मेरा सबसे पसंदीदा हिस्सा बताता हूँ: अंडरकट। इसका मतलब है प्रतिद्वंद्वी से एक लैप पहले पिट में जाना और ताज़ा टायरों के साथ उसके निकलने पर उसके आगे होना। ओवरकट बिल्कुल इसके उलट है; पिट में रुके रहना और प्रतिद्वंद्वी के पिट जाने के बाद ट्रैक पर तेज़ लैप करना। कौन बेहतर है, यह टायर के डिग्रेडेशन डेटा और ट्रैक पर ओवरटेक करने की संभावना पर निर्भर करता है। टेलीमेट्री ना होती तो ये निर्णय पूरी तरह अंतर्ज्ञान पर निर्भर रहते। डेटा होने पर इंजीनियर अंडरकट के क्षण को पहले से मॉडल करके बिल्कुल सही लैप की गणना कर सकता है। यदि टायर का घिसाव कम है, तो प्रतिद्वंद्वी के अपने टायर बचाते रहने के दौरान आखिरी लैप में आक्रामक खेलने जैसी बहादुर योजनाएँ भी चर्चा में आ सकती हैं।

पिट वॉल इस दौरान खाली नहीं होती; इंजीनियर टेलीमेट्री को रीयल-टाइम में देखते हुए रणनीति का मार्गदर्शन करते हैं। अब आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस भी इस खेल में है; सेंसर डेटा से यांत्रिक खराबियों को पहले से भांपने वाले प्रेडिक्टिव एनालिसिस के अध्ययन मौजूद हैं। इसके अलावा प्रसारक की ओर भी, रीयल-टाइम डेटा से ट्रैक की स्थितियों, मौसम और प्रतिद्वंद्वी रणनीतियों का पूर्वानुमान लगाने वाले और दर्शकों को विज़ुअल क्रम प्रस्तुत करने वाले विश्लेषण सिस्टम भी इसी डेटा फ्लो पर काम कर रहे हैं। यानी तुम्हारे टीवी स्क्रीन पर दिखने वाले वे शानदार ग्राफिक्स भी उन्हीं सेंसर की देन हैं।

फैक्ट्री साइड: मिशन कंट्रोल और डेटा चेन

इसकी टेलीमेट्री सिर्फ ट्रैक तक सीमित नहीं है; यह ट्रैक से फैक्ट्री तक फैले एक विशाल श्रृंखला की पहली कड़ी है। गाड़ी के सेंसरों से ECU तक, वहाँ से एन्क्रिप्ट होकर पिट लेनों तक, फिर गैराज तक और अंत में फैक्ट्री तक। फैक्ट्री की ओर यह डेटा डायनेमोमीटर, सिम्युलेटर, एरोडायनामिक्स अनुभागों और विंड टनल में प्रोसेस किया जाता है। यानी शनिवार सुबह ट्रैक पर मापी गई एक कंपन, सप्ताह के दौरान फैक्ट्री में एक नए पुर्जे के डिज़ाइन में बदल सकती है।

ट्रैक पर भी अधिकार-क्रम स्पष्ट है। Mercedes के उदाहरण में प्रति गाड़ी पाँच मुख्य इंजीनियरिंग भूमिकाएँ होती हैं: Race Engineer, Performance Engineer, Controls Engineer और Engine Performance जैसी विशेषज्ञताएँ। इनमें से प्रत्येक टेलीमेट्री के एक अलग हिस्से के लिए ज़िम्मेदार होता है। ड्राइवर के इनपुट यानी ब्रेक, गैस, स्टीयरिंग कोण, स्टीयरिंग व्हील के बटन, एरोडायनामिक सेंसर डेटा और पावर यूनिट के तापमान-दबाव मान, ये सभी इन्हीं टीमों तक बहते हैं।

फैक्ट्री में "Mission Control" कमरे ट्रैक और डिज़ाइन इंजीनियरों के बीच का पुल हैं। रणनीति टीम को भी अपने भीतर समेटे ये कमरे, McLaren Technology Centre या Aston Martin की तरह, रेस ट्रैक से हज़ारों किलोमीटर दूर होकर भी डेटा प्रवाहों और सिमुलेशन को लाइव फॉलो करते हैं। रेस चलते समय फैक्ट्री में बैठा एक इंजीनियर, पिट वॉल पर बैठे अपने साथी के साथ एक ही समय में एक ही ग्राफ देख सकता है। अविश्वसनीय है, है ना?

क्या डेटा ही सब कुछ है? मानवीय कारक

ठीक है, सब कुछ स्क्रीन पर है, लेकिन मशीन हर चीज़ का जवाब नहीं देती। अनुभवी इंजीनियर, जब सिमुलेशन जो प्रासंगिक जानकारी पकड़ नहीं पाता, उसके मामले में मॉडल को अवैध घोषित कर सकते हैं। टायर के प्रति ड्राइवर की भावना इसका सबसे अच्छा उदाहरण है; भले ही स्क्रीन कहे "टायर ठीक है", पायलट यह कह सकता है कि "रियर विंग सेटअप मेरे लिए बेहतरीन है" और यह व्यक्तिपरक प्राथमिकता डेटा से मिटाकर नहीं हटाई जा सकती। F1 आज भी इंसान और मशीन का साझा काम है; डेटा एक शक्तिशाली सहायक है, लेकिन स्टीयरिंग पर आज भी एक इंसान बैठा है।

टेलीमेट्री का संक्षिप्त इतिहास: 1978 से आज तक

सब कुछ काफी विनम्र शुरुआत से हुआ। 1978 में Ken Tyrrell ने अमेरिकी भौतिक विज्ञानी Dr. Karl Kempf को टीम में शामिल किया। Kempf ने Goodyear में विकसित की गई टेप-रिकॉर्डेड टेलीमेट्री पद्धति को F1 में लाया; सेंसरों से गति, सस्पेंशन की गतिविधियाँ, दिशात्मक बल, गैस और ब्रेक दर्ज किए जाते थे। यह कितना थकाऊ काम था, इसका अंदाज़ा लगाओ; उस दौर में माइक्रोप्रोसेसर जोड़ना भी बिजली के शोर और कंपन की समस्याओं के कारण चक्कर दिला देने वाला काम था।

फिर कंप्यूटर काम में आए और सब कुछ बदल गया। डेटा अधिक सटीक हो गया, सेंसर छोटे और अधिक हो गए; टेलीमेट्री ने रेसिंग तकनीक के तेजी से विकास में सीधा योगदान दिया। आज स्थिति यह है कि मशीन लगभग निर्दोष हो चुकी है और विकास एक पठार पर आ गया है। सोचो: 1978 में एक टेप पर दर्ज कुछ चैनलों से आज प्रति सेकंड 1.1 मिलियन डेटा पॉइंट तक। लगभग 50 सालों में हुआ यह छलांग F1 को केवल शुद्ध गति की दौड़ से एक डेटा की दौड़ में भी बदल दिया। अगली रेस देखते समय स्क्रीन पर एक नजर पिट वॉल पर डालो; वहाँ अब सिर्फ उलझे हुए इंजीनियर नहीं, बल्कि रीयल-टाइम डेटा के तूफान को संभालने वाले लोग दिखाई देंगे।

स्रोत

• फीचर: F1 में डेटा और इलेक्ट्रॉनिक्स की व्याख्या!
• इनसाइट: ट्रैकसाइड इंजीनियर
• फॉर्मूला वन टेलीमेट्री: समझाया गया
• फॉर्मूला 1 में डेटा कैसे काम करता है
• मोटरस्पोर्ट में डेटा कैसे संचारित होता है
• F1 रेस कारों में 300 सेंसर होते हैं
• F1 रेस चार्ट की व्याख्या: लैप समय, टायर और टेलीमेट्री
• F1 टीमें तेज़ी से दौड़ने के लिए टेलीमेट्री, नियंत्रण और एनालिटिक्स का उपयोग कैसे करती हैं
• फॉर्मूला 1 में रेस रणनीति कैसे काम करती है
• फॉर्मूला वन टीम के मिशन कंट्रोल के अंदर एक नजर
• F1 Insights - AWS