Пелото́н (от — «клубок, ком, рой»), иногда пелето́нОрфографический словарь под редакцией В. В. Лопатина рекомендует форму «пелотон»., — основная группа гонщиков в спортивной гонке.
Преимущественно употребляется в контексте вело-, мото- и автоспорта, реже — в марафоне и лыжных гонках.
Движение в пелотоне позволяет гонщикам экономить значительную часть энергии за счёт движения в аэродинамической тени других гонщиков; сопротивление воздуха в общей группе гораздо ниже (вплоть до 40 %).
Небольшие группы перед основной группой называются «отрыв», а позади основной группы, соответственно, «отвал» или «группетто» ().
Определение Пелотон определяется как «два или более велогонщика, движущихся в достаточной близости, чтобы находиться в одной из двух основных позиций: (1) позади велогонщиков в зонах пониженного давления воздуха, что называется „драфтингом“, или (2) в позициях без драфтинга, где давление воздуха наибольшее. Велогонщики в зонах драфтинга затрачивают меньше энергии, чем на передних позициях»Trenchard, Hugh, 2013. "Peloton phase oscillations, " Chaos, Solitons & Fractals, Elsevier, vol. 56(C), pages 194—201.. Пелотон также определяется как «группа велогонщиков, связанных взаимной энергетической выгодой от драфтинга, при которой одни следуют за другими в зонах пониженного сопротивления воздуха»Trenchard, Hugh & Richardson, Ashlin & Ratamero, Erick & Perc, Matjaž, 2014. "Collective behavior and the identification of phases in bicycle pelotons, " Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Elsevier, vol. 405(C), pages 92-103.. Пелотон является сложной системой, что означает, что коллективное поведение возникает из простых правил взаимодействия велогонщиков.
Пелотон перемещается как интегрированная единица, подобно птицам, летящим в формации. Каждый велогонщик корректирует позицию в ответ на движения соседних велогонщиков и тех, кто впереди. Велогонщики впереди полностью подвержены сопротивлению ветра, поэтому испытывают значительно большую усталость. Через некоторое время лидирующие велогонщики перемещаются назад в пелотон, в зону драфтинга, чтобы восстановиться. Таким образом, пелотон находится в постоянном движении, с непрерывной ротацией велогонщиков, продвигающихся сзади вперёд, а затем откатывающихся назад. Подобное поведение, предполагающее драфтинг или аналогичные механизмы экономии энергии, было выявлено в различных биологических системах, включая птичьи стаиTrenchard, Hugh and Matjaž Perc. 2016. «Energy saving mechanisms, collective behavior and the variation range hypothesis in biological systems: A review.» Bio Systems 147, 40-66.Trenchard, Hugh, Carlton E. Brett and Matjaž Perc 2017. «Trilobite 'pelotons': possible hydrodynamic drag effects between leading and following trilobites in trilobite queues.» Palaeontology 60, 557—569..
Формации Форма пелотона меняется в зависимости от множества факторов. Сильный встречный ветер или высокая скорость на равнине, как правило, растягивают формацию, иногда до колонны по одному. Медленный темп или попутный ветер, при которых энергозатраты велогонщиков невелики, приводят к компактным формациям, когда велогонщики едут бок о бок, часто заполняя всю дорогу. Боковой ветер заставляет пелотон формировать «эшелоны» или «лестницы» — группы велогонщиков, выстраивающихся диагонально по направлению ветра, чтобы минимизировать сопротивление.
Когда две или более групп велогонщиков оспаривают контроль над пелотоном, могут формироваться несколько линий, каждая из которых стремится утомить другие команды. Усталость является решающим фактором в исходе любой гонки. Диапазон периферийного зрения велогонщиков является значительным фактором в формировании пелотонаBelden, J., Mansoor, M.M., Hellum, A., Rahman, S.R., Meyer, A., Pease, C., Pacheco, J., Koziol, S. and Truscott, T.T., 2019. «How vision governs the collective behaviour of dense cycling pelotons.» Journal of the Royal Society Interface, 16(156), p.20190197..
Формации пелотона включают две основные фазы поведения: компактную низкоскоростную формацию и колонну по одному на высокой скорости. Фазы пелотона определяются пороговыми значениями коллективной мощности, которые могут быть смоделированы математически и вычислительноTrenchard, Hugh & Ratamero, Erick & Richardson, Ashlin & Perc, Matjaž, 2015. "A deceleration model for bicycle peloton dynamics and group sorting, " Applied Mathematics and Computation, Elsevier, vol. 251(C), pages 24-3.. Принципы фазового поведения были применены для оптимизации инженерных задачPoitras, G., Cormier, G. and Nobelle, AS. 2018. «Novel Optimization Algorithm for Composite Steel Deck Floor Systems: Peloton Dynamics Optimization (PDO).» Building Tomorrow’s Society, Canadian Society for Civil Engineering annual conference, June 13-16, 2018..
Тактика Команды стараются группировать своих велогонщиков внутри пелотона, чтобы максимизировать своё влияние на ход гонки. Если один член команды находится в отрыве впереди пелотона, остальные члены команды обычно замедляют пелотон, чтобы увеличить шансы на успех отрываRatamero, E. Martins. «MOPED: an agent-based model for peloton dynamics in competitive cycling.» International Congress on Sports Science Research and Technology Support, Vilamoura, icSPORTS. 2013.. Это может быть эффективно на узких дорогах или с крутыми поворотами, где одна команда может блокировать продвижение пелотона.
Подобная ситуация возникает в финале гонки, когда команды выстраиваются в «поезда» (итал. treni), чтобы защитить своего спринтера от ветра и освободить ему путь к финишу. За 10-15 км до финиша до восьми велогонщиков задают высокий темп, чтобы не допустить атак. Они поочерёдно отпадают, а последний велогонщик (часто сам хороший спринтер) выводит капитана на финишную прямую, после чего спринтер совершает рывок. На последних километрах средняя скорость обычно составляет 55-60 км/ч, а иногда и выше.
В горах пелотоны часто распадаются, так как аэродинамические факторы менее важны на низких скоростях подъёма, а решающим становится соотношение мощности к весу. Велогонщики, которые не могут держать темп, собираются в «группетто» (от — «маленькая группа») — пелотон отставших, которые объединяются, чтобы финишировать в пределах лимита времени и избежать дисквалификации.
Влияние воздуха и энергозатраты Требуется значительно больше энергии, чтобы ехать в голове пелотона, чем внутри него. Сила сопротивления воздуха на велогонщика и велосипед может быть выражена формулой: F = 0,002 × V², где V — относительная скорость (км/ч). При скорости 40 км/ч сопротивление составляет 3,2 кг, а при 60 км/ч — 7,2 кг. Во внутренней позиции пелотона воздух, увлекаемый группой, движется почти с той же скоростью, что и группа, поэтому относительная скорость велогонщика и воздуха практически равна нулю.
Велогонщик, ушедший в отрыв от пелотона, расходует значительно больше энергии. При отрыве на 150 км по равнине со средней скоростью 40 км/ч и без ветра, работа против сопротивления воздуха составляет 480 000 килограммометров, что эквивалентно 1 127 килокалориям механической работы. С учётом КПД мышц (25 %) общий расход энергии составляет около 4 500 килокалорий. Эта энергия экономится велогонщиком, находящимся в середине пелотона, и в меньшей степени — теми, кто периодически выходит на переднюю позицию.
Моделирование пелотона Агентное компьютерное моделирование позволяет изучать коллективное поведение пелотона. В модели Хёнигмана и соавторовHoenigman, R., Bradley, E., Lim, A.2011. «Cooperation in bike racing when to work together and when to go it alone.» Complexity 17(2) 39-44. агентам-велогонщикам были присвоены индивидуальные максимальные мощности и вероятности кооперации (готовность занимать переднюю позицию) или дефекции (стремление находиться в зоне драфтинга). Результаты модели показали, что более слабым велогонщикам выгоднее «дефектировать», в то время как кооперация является хорошей стратегией для сильных велогонщиков. Результаты реалистичны при сравнении с реальным велоспортом.
В модели Эрика РатамероMartins Ratamero, E., 2013, September. Modelling peloton dynamics in competitive cycling: a quantitative approach. In International Congress on Sports Science Research and Technology Support. Springer, Cham. 42-56. были применены параметры стайного поведения (выравнивание, разделение и сплочение) из модели ВиленскиWilensky, U. 1998. Netlogo flocking model. Centre for Connected Learning and Computer-based modeling, Northwestern University, Evanston, Il., которые восходят к модели Крейга РейнольдсаReynold, C. 1987. «Flocks, Herds, and Schools: A Distributed Behavioral Model.» SIGGRAPH '87 (Computer Graphics 21(4), July), 25-34.. Затем были введены энергетические параметры велогонщиков, включая уравнения ОлдсаOlds, T.1998. «The mathematics of breaking away and chasing in cycling.» European journal of applied physiology and occupational physiology 77(6), 492—497. и уравнение драфтинга КайлаKyle, C.R. 1979. «Reduction of wind resistance and power output of racing cyclists and runners travelling in groups.» Ergonomics 22(4) 387—397.. Модель показывает, что велогонщики расходуют энергию более эффективно, участвуя в хорошо организованных линиях.
В модели Тренчарда и соавторовTrenchard, H. 2015. "The peloton superorganism and protocooperative behavior, " Applied Mathematics and Computation, Elsevier, vol. 270(C), pages 179—192. было введено уравнение «коэффициента конвергенции пелотона» (PCR), описывающее взаимодействие двух велогонщиков: лидирующего и следующего за ним. Модель продемонстрировала реалистичную симуляцию фазовых переходов между компактной и растянутой формациями пелотона.
Протокооперативное поведение Тренчард предложил теоретическую основу для «протокооперативного» поведения пелотона — формы кооперации, возникающей естественно из физических принципов взаимодействия, а не из человеческих социальных или экономических мотивов. Параметры протокооперативного поведения включают: 1) двух или более велогонщиков, связанных выгодой от драфтинга; 2) мощность или скорость велогонщиков; 3) максимальную устойчивую мощность велогонщиков (MSO). Основные характеристики: 1) низкоскоростная фаза, в которой велогонщики естественным образом сменяют друг друга на передней позиции; 2) фаза «свободного катания» (колонна по одному), в которой велогонщики могут поддерживать скорость впереди идущих, но не могут их обогнать.
Порог между этими фазами определяется коэффициентом драфтинга (d). Принципы сортировки велогонщиков по подгруппам, основанные на их максимальной устойчивой мощности, Тренчард рассматривает как универсальный эволюционный принцип биологических систем, использующих механизмы экономии энергииTrenchard, Hugh. «Cell pelotons: A model of early evolutionary cell sorting, with application to slime mold Dictyostelium discoideum.» Journal of Theoretical Biology 469 (2019): 75-95..
Примечания
Категория:Терминология велоспорта Категория:Терминология мотоспорта Категория:Терминология автоспорта