data science and bicycle touring
Posts concerning the SER series of solar cars and team challenges (World Solar Challenge 2013, American Solar Challenge 2016, South Africa Solar Challenge 2018).
Wie bereits erwähnt, fahren wir von Osten nach Westen und auch die geographische Breite verändert sich. In den unsortierten Gedanken hatte ich geschrieben:
Continue reading “Theoretische Sonneneinstrahlung auf der Strecke”
Derzeit erfolgt noch die technische Abnahme der Fahrzeuge, das Rennen auf dem Pittsburgh Race Complex startet heute ebenfalls. Hier der Status Scrutineering, alle Teams.
Hier noch ein paar Impressionen vom Lagerleben:
Continue reading “From Dusk till Dawn — Scrutineering”
Nach der nächtlichen Pause (wie damals in Adelaide) ging es weitere 600 Kilometer per Flugzeug bis nach Pittsburgh. Mein Gepäck war schon eher da als ich. Drei Teammitglieder haben mich abgeholt und wir sind bis zum Pittsburgh Race Complex gefahren. Auf der Fahrt dahin gab’s sogar das wahnsinnige Mountaintop Removal Mining zu sehen, wobei das für jemanden, der das mitteldeutsche Braunkohlerevier mal gesehen hat, auch nichts so Besonderes ist, nur halt noch in grösseren Dimensionen. In Gray Mountain von John Grisham ist das auch schön beschrieben.
Wir warten noch auf die Registrierung für die Fahrzeuge, nebenbei schrauben andere Teams an ihren Solarautos und morgen soll das Rennen auf der Piste starten. Hauptsächlich geht’s für uns darum, Fahrerfahrung zu sammeln und für mich Messwerte und Daten 🙂
Wir zelten. Solange es nicht zu heiss ist, halbwegs erholsam.
Hinten rechts in dem Auto müsste ich mir dann noch meinen Arbeitsplatz einrichten. Strom, Laptop, Kaffeemaschine, Internet, das reicht dann eigentlich. Die Lebara-Karte, die ich mir noch spontan gekauft hab, hat für 49 Fr. 30 Tage lang 1 GB Datenvolumen, das müsste für die 14 Tage hier bei sporadischer WiFi-Nutzung reichen. Auch für Geocaching. Ich hoffe, dass sich der Quatsch mit dem PokemonGo in Wil vor meiner Haustür nach der Rückkehr wieder etwas gelegt hat und nicht immer noch permanent Halbwüchsige mit 4G vor meinem Fenster herumhängen. Sonst müsste ich mal das GPS spoofen oder den mobilen EMP-Generator auspacken 😛 Leute, geht doch einfach Geocachen, das ist viel spannender. Ich hab meine 366-Tage-Challenge (366 Tage lang jeden Tag mindestens einen Cache) grad erfüllt.
Ganz schön stürmisch hier, zum Glück nicht permanent so ekelhaft schwül wie damals in Darwin.
Nach dem kurzen Flug von Zürich nach Warschau hatte ich dort vier Stunden Umsteigezeit und bin direkt in die Polonez Business Lounge gegangen. Dort konnte ich zwar mit einem Premium-Economy-Ticket nicht rein, aber nach Bezahlung ging’s doch. Die 30 Fr. für die Lounge hätte ich sonst woanders am Flughafen für Essen ausgegeben und in der Lounge war’s gratis.
Das Boarding war mit Priority und die Premium-Economy ist ihr Geld wert. Es gibt zwar keinen ganz flachen Liegesitz, aber doch einige Positionen, in denen es sich schlafend aushalten lässt. In der Kabine sind 21 Premium-Sitze (2-3-2, drei Reihen), wo ansonsten etwa 36 Normal-Eco-Sitze Platz hätten. Das Entertainment ist mau, aber wenn ich schlafen kann, brauche ich das auch nicht. Das Essen kam direkt aus der Business-Class und war dementsprechend gut. Am coolsten sind die Dreamliner-Fenster, die sich stufenlos verdunkeln lassen. Internet gab’s nicht, sonst hätte ich mal wieder eine ssh-Verbindung via Satellit aufgebaut wie 2012 auf dem Flug nach Australien mit Emirates. Schöne Latenzzeit für eine interaktive vim-Session 🙂
In Chicago ging’s überraschend schnell und freundlich durch die Immigration, dann eine lange Wartezeit auf das Gepäck und zack, schon hatte ich das Gepäck wieder zum Weiterflug abgegeben, hab das Terminal gewechselt und hatte etwa 300 Leute an der erneuten Sicherheitskontrolle vor mir. Keine Chance, hab mich direkt umbuchen lassen auf morgen früh.
Also ein Hotel gesucht, gebucht, mit dem Shuttle fahren lassen, einen Geocache um die Ecke gesucht und gefunden und morgen geht’s weiter. Temperature and Humidity in the Hundreds wird wohl fast zutreffen die nächsten Tage. Dafür ansonsten überall klimatisiert.
Ein bisschen strategische Kultur muss sein zwischen den Flügen. Bis ich in Pittsburgh ankomme, werden es 6 Flüge in 48 Stunden gewesen sein: ZRH-LEJ, LEJ-FRA-ZRH, ZRH-WAW-ORD-PIT. Mal schauen, wie die Premium Economy von LOT von innen aussieht, auf den Fotos sieht’s aus wie eine ältere Business Class, die ich bei Emirates 2010 (?) mal bis nach Dubai hatte. Das bezahlte Upgrade (Auktionssystem) in die Business bei LOT hat nicht geklappt, also hab ich im Servicecenter per Telefon das Upgrade in die Premium vornehmen lassen.
Im letzten Post (20.07.2016) hab ich erwähnt, dass die vier Etappen der ASC2016 eigentlich als voneinander unabhängige Minirennen zu betrachten sind. Wie die Energiebilanz für eine dieser Etappen aussieht, hab ich unter der genialen Karikatur von Peter Gut zum Abschied von Clown Dimitri vermerkt (Vorteil Print: wenn man vor Lachen ein zu sich genommenes Heissgetränk verkleckert, ist das nicht weiter schlimm. Ipads und Tablets haben das nicht so gerne).
Das Optimierungsziel ist, den Energiehaushalt im Gleichgewicht zu behalten, also genauso viel Energie auszufahren wie einzunehmen, so dass die Batterie vorm Start zur nächsten Etappe wieder voll ist.
W(out), also die benötigte Energie zum Fahren ist relativ fix und im wesentlichen von der Geschwindigkeit und dem Fahrtwind abhängig, ganz minimal (im Kleinen vernachlässigbar bei den grossen Distanzen) noch von Aufstieg oder Abstieg.
W(in), also die eingenommene Solarenergie, hat mehrere Komponenten. Durch das Reglement wird das klar vorgegeben und daher sogar recht übersichtlich. Wir zerlegen einfach das grosse Problem in kleinere fast triviale Teilprobleme.
W(in) = W(Tag1) + W(Abend1) + W(Morgen2) + W(Tag2) + W(Abend2) + W(Morgen3)
W(Tag1): die im Lauf eines Renntages verbrauchte Energie. Da die Panels flach auf dem Fahrzeug liegen, kann ich in Näherung den mittleren Teil der Grafik von 2013 verwenden (lat/lon angepasst und Tagesrandzeiten auch, plus echte Messwerte zur Kalibrierung). Über den Renntag kann ich integrieren und muss nur noch den Kontrollstop abziehen. Dabei fällt mir auf, dass es durch die Konstruktion des Kontrollstops (15 min laden, 15 min Stecker ab, 15 min laden) sogar gut der Fall sein könnte, dass sich die 15 Minuten Stecker ab (impound) mit der Mehrenergie in den 2x15min mit senkrecht zur Sonne gestellten Panels aufheben.
W(Abend1): die für alle Teams gleiche Sonneneinstrahlung an der abendlichen charging session des ersten Tages.
W(Morgen2): die für alle Teams gleiche Sonneneinstrahlung an der morgendlichen charging session des zweiten Tages.
W(Tag2): das ist die grosse Variable. Je nachdem, wie lange man am zweiten Tag fährt bis zum Stage Stop, bekommt man nach der Ankunft noch mehr oder weniger Energie. Ich könnte diesen Teil auch noch in W(Tag2) + W(Tag2_30min) zerlegen. Einerseits der Teil, der bis zur Ankunft während der Fahrt noch kommt und andererseits die Energie, die in der halben Stunde nach Ankunft bis Stecker ab noch kommt.
W(Abend2): siehe W(Abend1)
W(Morgen3): siehe W(Morgen2)
Die meisten Sachen kann ich theoretisch schätzen, aber das Lustige wird, das aus echten Daten zu holen 🙂 ggplot2 wird mein Freund sein.
Die Sachen sind ansonsten gepackt, der MiniPC hat gut reingepasst und die Tastatur war schon mit mir in Norwegen, Australien und fliegt jetzt heim in die USA (dahin wo sie eigentlich herkommt). Seit Januar 2015 auch mit ohne Tastenkappenbeschriftung. John Adams müsste man heissen, dann bräuchte man keine Namensschilder an der Wäsche 😀 Gesöff für den 01.08. ist auch dabei.
Ab dem 24.07. wird es interessant, dann startet mein Ausflug mit dem Solar-Energy-Racers-Team von Bühler Uzwil und der ZHAW an der American Solar Challenge 2016. Die Challenge über gut 3150km findet alle zwei Jahre statt. Das dreirädrige Solarauto SER-1, was schon 2011 an der World Solar Challenge in Australien mitgefahren war, ist von unserem Team umgeben. Das vierrädrige Solarauto SER-2, bei dem ich auch in Australien 2013 dabei war, ist sozusagen im Schwesterteam von Bühler Minneapolis (BMIN) und Dunwoody College untergebracht. Ich soll für beide Autos die Strategie unterstützen. Na dann wollen wir mal…
Zwischen AUS und USA liegen von den Buchstaben her keine Welten, vom Rennaufbau her aber schon. In Australien ging das Rennen grob gesagt von Norden nach Süden, was ausser den lustigen Zeitzonenverschiebungen den klimatischen Vorteil hatte, dass es immer erträglicher und in Adelaide sogar sehr angenehm wurde. Dieses Jahr in USA geht’s von Osten nach Westen, auch inklusive Zeitzonenverschiebungen. Geographisch sind wir etwa auf der Breite von Sizilien bzw. knapp Nordafrika unterwegs und das schwankt auch nicht stark. In AUS hat sich die Solarleistung doch innerhalb der paar Tage verändert, in USA bleiben wir grob gesagt auf der Grenze zwischen Iowa und Missouri +/-500km in N-S-Richtung. Am Ende des gesamten Rennens in USA werden die Einzelzeiten für die Etappen summiert und so der Sieger bestimmt.
In AUS war das Rennen abstrakt ausgedrückt eine vollständige Etappe über 3000km. Man konnte von 8-17 Uhr fahren, musste an den Kontrollstops anhalten und sich ansonsten an die Verkehrsregeln halten, Übernachtungen irgendwo an der Strecke, fertig. Das führt natürlich dazu, dass sich die Teams gleich nach dem ersten Renntag schon ziemlich weit verteilen und sich während dem Rennen eher selten wieder treffen. In USA besteht die Challenge aus vier unterschiedlich langen Etappen (Stages): Start und Ende jeder Etappe sind festgelegt, dort treffen sich alle Teams. Dazwischen gibt es einzelne Kontrollstops. Einer der Sponsoren sind die Nationalparks (100-Jahr-Jubiläum Ende August 2016) und dort in den Nationalparks sind auch immer die Übernachtungen an den Stage-Stops.
Das Reglement ist bezüglich der Solarladung der Batterie recht restriktiv und lästig, wie ich finde. Während in Australien die Kontrollstops meist zu Extra-Energie führten (weil die Panels über die volle Stopzeit aufgestellt werden können), ist an der ASC2016 der Kontrollstop nur 45 Minuten lang und man kann maximal eine halbe Stunde laden, weil man 15 Minuten nach Ankunft die Batterie impounden (abklemmen und versiegeln) muss und sie erst 15 Minuten vor dem Start wiederbekommt. Das heisst, ein Kontrollstop kostet in diesem Sinne Energie. Interessanterweise führt das zu derselben Strategie, wo der Kontrollstop im zeitlichen Tagesverlauf möglichst liegen sollte: am Tagesrand. In Australien hat man am Checkpoint zur Tagesrandzeit über eine volle Stunde deutlich mehr Energie bekommen, als man während der Fahrt in der gleichen Zeit reinbekommen hätte: wegen perfekt zur Sonne ausgerichteter Panels. An der ASC2016 hat man 2×15 Minuten Zeit, die Panels perfekt auszurichten und verliert in der Viertelstunde dazwischen am wenigsten Energie, wenn die Sonne nicht im Zenit steht.
Noch strenger ist das Reglement im Hinblick auf die Stage Stops (wo sich alle Teams wieder treffen): dort hat man eine halbe Stunde nach der Ankunft Zeit, noch zu laden und muss dann die Batterie abgeben. Erst am Abend ab 18 Uhr treffen sich alle Teams zur gemeinsamen Solar Charging Session wieder und alle laden ihre Batterien wieder bis Sonnenuntergang. Das heisst, wenn man schon 15 Uhr am Stage Stop ist, hat man unter Umständen nichts gekonnt (oder schlecht gerechnet halt), weil man dann 2.5 Stunden Energie verliert, die man nicht einsammeln darf. Wieviel das genau ist, kann ich theoretisch ausrechnen, es dürften etwa 1-2kWh sein. Wenn man natürlich das Auto so perfekt und sparsam gebaut hat, dass die Batterien eh nach der halben Stunde erlaubter Ladezeit und der abendlichen Lade-Session plus der morgens vor dem Rennen noch einsammelbaren Energie voll sind, dann kann man schön um 15 Uhr ankommen und ab 15:30 Uhr Kaffeetrinken gehn. Oder Geocaches suchen. Idealerweise beides.
Überschlagsmässig: die erste Etappe geht über zwei Tage und 732km/455mi. Mit SER-2 hatten wir über die 3000km einen Schnitt von 75km/h, d.h. für die erste Etappe sollten 10h Fahrzeit ausreichen. Ein Renntag geht von 09-18 Uhr; Geschwindigkeitsbegrenzungen, Ortsdurchfahrten, alles Dinge, um die man sich in Australien eher weniger kümmern muss. Dafür Rechtsverkehr statt Linksverkehr (egal) und Meilen statt Kilometer und Yards statt Meter und Fahrenheit statt Celsius/Kelvin (dreimal igitt-igitt, passende Grafik hier). Im Prinzip kann man eine Etappe von der Energie her als abgeschlossenes Minirennen betrachten — idealerweise hat man am Ende dieser Etappe wieder mit dem letzten eingesammelten Sonnenstrahl punktgenau eine volle Batterie. Wenn die Batterie schon länger wieder voll ist, hätte man die Etappe eben schneller fahren können. Die erste Etappe hätten wir bei einem derart hohen Schnitt schon am Morgen des zweiten Tages geschafft. Bei einem Schnitt von 60km/h wäre am Mittag des zweiten Tages schon der Stage Stop erreicht. Hmm, da muss ich nochmal drüber schlafen, ob das so stimmen kann. Das Reglement muss ich mir auch nochmal zu Gemüte führen.
Vor der Challenge ist noch ein dreitägiges (jährlich durchgeführtes) Rennen auf einem Rundkurs, das als Qualifying zur Challenge genutzt wird. Da können und müssen wir noch gut Daten sammeln zum Auswerten. Theoretisch sind meine Berechnungen zur Energie fertig, aber ohne echte Werte nutzlos. Lustig wird wieder die Verbrauchsschätzung in Wh/km. Bei SER-2 waren es im Schnitt etwa 15Wh/km, aber stark schwankend. Immer diese blöden Daten aus der realen Welt. Aber viel besser und spannender als selbst generierte und simulierte Daten von E-Bike-Ausleihen 🙂 Und wenn SER-1 einen Vollkaskoschaden hat, steigt die Versicherungsprämie ins Unermessliche — ausser er hat einen Drive Recorder und Telematikdaten, dann wird’s wieder günstiger. Ah Mist, Berufskrankheit als Data Scientist bei der Mobiliar, der mit solchen Daten zu tun hat 😉
Was ich noch brauche:
Die Gedankensortierung folgt noch. Meine Glaskugel für Vorhersagen und Insights Einsichten Erkenntnisse hat auch noch nebliges Wetter, braucht mal einen Föhnsturm.
Die American Solar Challenge 2016 wirft ihre Schatten voraus. Gut 3’100km und am Ende auch noch ordentlich Höhenmeter, das sieht etwas anders aus als 2013 bei der World Solar Challenge (Bild Höhenprofil). Ausserdem ist das ganze strategisch leicht anders, d.h. ein ganz anderes Optimierungsproblem. 2016 sind die Zwei- bis Dreitages-Etappen fixiert mit Start- und Endpunkten, in Australien gab’s nur Start und Ziel für das gesamte Rennen. Da muss ich noch drüber nachdenken, wie wir da in USA vernünftig Strecke, Sonne und Energie verteilen.
Ausserdem ist es diesmal nur der dreirädrige SER1, momentan ziemlich zerlegt: 
Von den Temperaturen her sieht’s ganz akzeptabel aus: z.B. Scottsbluff an der Strecke mit tagsüber 31°C und nachts 14°C. Tifige Statistikdaten (Insider) 🙂
My article on solarracing.org has only been available on archive.org recently, so I decided to re-post the original English version of the solar racing strategy article here to keep it world-readable (chmod+r, sort of). The German counterpart is to be found here: https://dc.georgruss.ch/2014/06/10/ein-data-scientist-an-der-world-solar-challenge-ein-datenblogbeitrag/
A Data Scientist’s Race Summary for the 2013 WSC
What’s a data scientist to do during a solar race, being embedded into a team of engineers and drivers, you may think? Well, if normal telemetry (as used by nowadays’ cars) is providing you with streams of data, a data scientist turns this into useful information. You’re essentially going from answering the question How fast are we driving? via How far can we go at that speed? to Where’s that going to rank our team in the end under different weather conditions for the next five days? This article will explain a few details of that job and may hopefully give you an idea of what all those data scientists do.
Continue reading “Re-Post: SER2 @ WSC2013 (English Article)”
Die Zeitungsberichte über das nächste SER2-Abenteuer beginnen schon. Wenn’s klappt, bin ich wieder dabei im Sommer 2016 und werde dann wieder zeitnah berichten.
Update 2016-01-28: die englische Version ist hier verfügbar: https://dc.georgruss.ch/2016/01/28/re-post-ser2-wsc2013-english-article/. Solarracing.org scheint offline zu sein.
Wie ich vor einer Weile angekündigt hatte, hier jetzt die deutsche Version des auf solarracing.org erschienenen Artikels über die letztjährige World Solar Challenge. Die Achsenbeschriftungen der Grafiken belasse ich aber auf Englisch, und wo nötig, belasse ich auch Originalteile, wo eine Übersetzung dem Lesefluss hinderlich wäre.
Was macht eigentlich ein Data Scientist (auf Deutsch vermutlich Datenwissenschafter) an einem Solar-Auto-Rennen, mit einem Haufen von Konstrukteuren, Ingenieuren und Fahrern drumherum? a) sich wohl fühlen und b) Daten auswerten: heutzutage liefert die Fahrzeugtelemetrie stapelweise Daten, die ich aber erstmal kraft meiner Kenntnisse und Fähigkeiten in nützliche Informationen umwandeln muss. Damit gehen wir wesentlich weiter als nur mit der klassischen Frage Wie schnell fahren wir?, nämlich über die (Energiehaushalt)Frage Wie weit schaffen wir’s noch mit der Geschwindigkeit? bis zu Wo kommen wir am Ende des Rennens an, unter Einbezug verschiedener Wetterbedingungen innerhalb der nächsten fünf Tage? Im folgenden Artikel gibt’s dazu mehr Details und vielleicht auch Anhaltspunkte darauf, was all die Data Scientists, Informatiker und Daten-Nerds so den ganzen Tag lang treiben.
Continue reading “Ein Data Scientist an der World Solar Challenge (ein Datenblogbeitrag)”
