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賽車運動發(fā)展很快，而作為一級方程賽車的基礎(chǔ)，具有很強娛樂趣味的卡丁車（GO-KART）在許多國家里開展得非常廣泛。中國的賽車運動也是從卡丁車起步的，但發(fā)展的勢頭很猛，真有點出人意料。
在這篇文章里主要討論有關(guān)卡丁車道的設(shè)計問題：分析卡丁車道設(shè)計時應(yīng)該考慮的因素；闡述卡丁車道的設(shè)計原理和概念；回答通常設(shè)計卡丁車道時遇到的一些具體問題。希望本文提供的技術(shù)信息，能對準備從事或已在從事賽車行業(yè)的朋友都有些幫助。
卡丁車道設(shè)計時，首先要考慮的是安全設(shè)計，要從多方面因素嚴格予以保證，達到卡丁車和車道的和諧。包括設(shè)計軟件和硬件的結(jié)合，顧客對娛樂性和刺激性的兼顧，安全措施和寬松環(huán)境的融合等等。
在解決上述每一個問題時，都有需要明確一些條件。如：車道上使用的障礙形式；卡丁車的形式；賽場以車道和島區(qū)組成，還是一片大的開放空地；車道是否要有很多傾斜的彎道或直道；車是否要帶自動關(guān)閉系統(tǒng)，自動關(guān)閉系統(tǒng)的型號和規(guī)格等。這些條件都對最后建成什么樣的車道有很大的影響。并且還直接關(guān)系到賽車場的投資者、員工和游客。
目前，卡丁車道的設(shè)計方案已有很多種，與車道相關(guān)的設(shè)計要素有：橋、長直道、彎曲道、平坦彎道、傾斜彎道、有島的發(fā)車區(qū)域、無島的區(qū)域、車道上的卡丁車、分散在建筑物內(nèi)的卡丁車等。
（1）總體理念
我們是針對客戶需求進行卡丁車場設(shè)計的，根據(jù)客戶提供的場地，采用最好的方案，還要考慮用最小的投資，創(chuàng)造出驚險、安全的賽車場環(huán)境。
車道應(yīng)包括：水泥車道（或柏油車道）和鋼盤車胎混凝土障礙，車道幾何形狀，盡可能多的設(shè)置彎道和短直道，允許逆向行駛。還應(yīng)設(shè)有島和遮陽棚，車道應(yīng)該可以容納各種型號、不同廠家生產(chǎn)的卡丁車。
（2）車道幾何形狀
為了使卡丁車更吸引人，可以把車道設(shè)計成各種形狀。比如驚險的整體設(shè)計，促使駕駛者必須集中精力才能完成動作；設(shè)計傾斜彎道，使速度顯得更快，在不減速的情況下改變行駛方向。在整個賽場上，車道不應(yīng)有太多的急轉(zhuǎn)彎，以免導致很多駕駛者控制失常。但如果相反，車道做成半徑太大的弧形，會給人感覺速度太慢，產(chǎn)生枯燥感。枯燥的設(shè)計會使游客不再來玩，這對于業(yè)主來說是災難性的，除非是設(shè)在大旅游區(qū)內(nèi)的卡丁車場，不需要擔心沒有回頭客的光顧。
最有效的設(shè)計是：車道的幾何形狀能夠使單獨駕駛的游客，在沒有競爭者進行比賽的情況下，也能得到最大的樂趣。如果只有游客之間進行比賽才能得到樂趣，那么，很多年青人和沒有經(jīng)驗的游客就不會再來光顧了。目前，大多數(shù)的卡丁車場是按照單車程序進行設(shè)計的，相對于兩車競賽來說，上述理念就更加重要了。
有些設(shè)計者總希望設(shè)計足夠長的直道以供超車。但是，增長直道，也就無形中增加了枯燥區(qū)。雖然直道對喜歡超車的人有好處，在與對手相互比賽時，長距離直道可以加速超車。但從卡丁車場經(jīng)營需要出發(fā)，還是要求盡量設(shè)計短的直道而增加彎道。駕駛者駛過彎道需要更高的技巧，我們希望通過一系列轉(zhuǎn)彎給駕駛者以更大的挑戰(zhàn)。
（3）車道和排水系統(tǒng)的結(jié)合
在開始設(shè)計車道幾何形狀和坡度的時候，就需特別注意一個最重要的問題，這就是排水系統(tǒng)的設(shè)計問題。包括確保水不會積在車道上或發(fā)車區(qū)，而應(yīng)保證順利地把水排到土地里，且不影響員工的活動。不會形成死水坑或長時間積水。除此之外，還應(yīng)注意車道位置和排水設(shè)施不要對整個場地的排水系統(tǒng)造成不良影響。
在平整的地方，道路的橫向至少要有1.5%的坡度。而且，直向坡度和橫向坡度的總和也應(yīng)達到這個最小值。
（4）車道坡度
在卡丁車道設(shè)計中的普遍經(jīng)驗是避免車道斜度達到5%。這是為了避免車停下來后重新起動時的困難，或因駕車人的體重太重而下滑。如果可能，我們建議任何時候都避免5%的斜度。因為考慮到很多新卡丁車配備的是9馬力的發(fā)動機，扭矩、功率都很大，如果卡丁車場上配備了很多種型號的卡丁車，那么，速度快的車和其他各種卡丁車同在斜度很大的車道上會造成速度差別，從而拉開很大的距離，使得駕駛慢速車的人感到不愉快。
（5）車道寬度
車道的寬度取決于車道的類型和在車道上運行的卡丁車的型號。一般推薦的卡丁車道寬度在6米到8米。在美國也有個別控制很嚴格的小型車場上，把車道寬度減小到18英尺，也就是5.5米寬。在車道上約有1.5米寬的車道被安全車道占據(jù)，轉(zhuǎn)彎處沒有必要加寬車道，因為車手會盡量靠近里側(cè)車道，占據(jù)“快速”道。彎道處的傾斜越來越多地被采用，這是因為彎道速度快帶來的趣味性和要求排水性能好的原因。轉(zhuǎn)彎處的最小內(nèi)轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)不小于3米，即使是這樣，還是要注意轉(zhuǎn)彎不能太急，避免滑出車道。特別是單輪驅(qū)動車左轉(zhuǎn)彎時，容易滑出車道。如果不能做到最好車道的要求，可以選用2輪驅(qū)動，使急轉(zhuǎn)彎更加安全些。
對于沖刺車道和其他環(huán)形或長方形車道的最小寬度應(yīng)與車場的運作方式、運行卡丁車的型號、數(shù)量等通盤考慮后決定。
（6）使用卡丁車的數(shù)量
在卡丁車場這個行業(yè)中，一般遵循的規(guī)律是每輛車占據(jù)40英尺（即約為12米）長的車道。這條規(guī)律是很準確的，當然，要再提高卡丁車的數(shù)量，也就是縮短每輛車占據(jù)的車道長度是可能的，但必須要更加嚴格的操作和配合。
這里指的使用卡丁車數(shù)量是根據(jù)車道長度而言的，也就是說受車道長度限制的最大配置車輛數(shù)。從投資經(jīng)營角度需要配制多少卡丁車，包括備用車，那是另外一個問題。當然他也要受車道長度的制約。
（7）車道長度
卡丁車場的車道長度沒有確切的最小值和最大值。長度是由車道類型、車的數(shù)量和可用面積決定。曾經(jīng)設(shè)計過最短只有425英尺（即130米）的車道，運行得也很好。但是需要注意，短的車道要限制車的數(shù)量。一般認為，卡丁車道至少應(yīng)在700—1200英尺（即約為200—350米）長以上。車道越長越容易設(shè)計驚險的彎道和有趣的路段，也可以容納更多的車。卡丁車最大的樂趣是左右轉(zhuǎn)彎，上坡下坡，避免設(shè)計單調(diào)的平、直、長的車道。
車道的最大長度也是討論得很多的一個問題，這里有兩種完全相反的觀點。一是認為修建一條長車道，不如另外修建第二條車道可以提供更多的變化。二是認為車道長一些可以設(shè)計出許多變化。卡丁車作為一級方程賽車的搖籃，必須保證比賽所必需的彎道難度和直道加速段。培養(yǎng)卡丁車駕駛者逐步熟悉和適應(yīng)一級方程車賽。因此，沒有較長的車道就不可能達到這一目標。在美國一般建議車道長度在300—400米，占地面積為45000平方英尺（即4200平方米）。而我們建議的車道長度在500—1000米，占地面積在6000—10000平方米（即約為10—15畝）
（8）發(fā)車區(qū)和小片區(qū)域是否應(yīng)有島
在發(fā)車區(qū)和小片區(qū)域中修建高出路面的堅硬的島，把車分流到單行道中是更安全的，這些單行道的寬度應(yīng)比行駛車的車道大約要少1英尺許（約0.5米），有了島，顧客和員工就有了更多的保護，避免了和其它車相撞。
（9）車道的建造
車道有水泥路面和柏油路面兩種?；炷淋嚨缊杂?、耐久。路面顏色的深淺會影響車道溫度，特別是高溫的夏季，水泥路面比柏油路面要涼爽得多，這使得職工和游客都更加舒適，輪胎的損傷也大大減少。水泥路面的車道如果施工質(zhì)量好，可以使用很多年。
因為卡丁車車輛很小，又缺乏彈性減震，不能跳躍，這意味著在不平的路面上極易受損。路面越平整，卡丁車的壽命就越長，游客的樂趣也越多。
準確地安置水泥路面縱橫向的收縮裝置也很重要?？p隙不正確會導致車道突然塌陷，損壞車輛?？障逗徒雍咸幍纳疃龋砂宓暮穸群褪欠袷褂眉訌婁摻罴败嚨佬螤顩Q定。
柏油路面的特點適用于建造高速公路、停車場，但建造卡丁車道的效果不如水泥路面。因為天氣炎熱時，柏油會移動，產(chǎn)生車轍，導致失控。雨后又需要更長的時間才能恢復路面重新使用，柏油路面不易于氧化。盡管柏油路面造價低，建造容易，但可能將會多花一些費用在路面的修補和車輛的維修上。
（10）車道是否設(shè)橋
現(xiàn)在有不少卡丁車場，在車道上設(shè)計有橋。這樣的設(shè)計可以使車道變化增多，又可以使車道立體相交，在較小的場地上安排盡可能長一些的車道，趣味性也可以相應(yīng)增加。
但美國家庭娛樂中心（FEC）的設(shè)計者們，對于卡丁車道上設(shè)橋的問題，一般都持有基本否定的意見。認為沒有必要。
因為車道上設(shè)橋必須注意以下問題：
1、橋下垂直距離必須達到6英尺（即約2米），與標準的門道一樣，距離小了會導致在橋下工作的人員撞傷頭部。
2、橋上要有供職工行走的過道，過道設(shè)在護攔的外面，車道兩邊都要有扶手欄桿。
3、上下橋的坡道要低于5%。
4、車道設(shè)橋后，減少了控制人員的視野，就需要更多的職工管理車場。
主張設(shè)橋的主要原因，除空間限制外，還有人認為車道上的橋可以增加卡丁車場的美感。但建橋?qū)τ诳ǘ≤嚨赖恼w成本將大幅度增加。還需要更多的車道工作人員，以免產(chǎn)生盲區(qū)。
目前，各地大部分卡丁車道橋下的空間，都比我們這里規(guī)定的最小空間要小得多。如果一個身高比橋下空間高的員工跑去處理橋下情況，或在橋下工作后站起來時，都會有可能撞傷頭部。目前有些橋太低，甚至個子較高的卡丁車駕駛員把胳膊舉過頭頂通過橋下時，就會撞到橋上而受傷，所以卡丁車車道設(shè)橋必須十分謹慎。
（11）卡丁車道的布排方式和造價
1、設(shè)橋的車道
2、平場地車道
3、賽車車道
業(yè)主常常關(guān)心的問題是一個好的卡丁車場建造成本大約是多少？這要由當?shù)氐那闆r決定。但總的來說有一個統(tǒng)計。在美國建一個500米長的車道大約在112500—225000美元。在我國約為800000—1500000元人民幣。這個成本里除包括500米長車道外，還包括小片區(qū)域、護欄、等候車道、燈等，但不包括維護站、建筑物、有棚的發(fā)車區(qū)、橋和隧道。
（12）車道防護系統(tǒng)
當參觀卡丁車場時，一個很引人注目的地方是車道護欄，整齊的車道和兩邊的護欄能給游人一種安全感，而且護欄也給車場增加了美感。
我們參觀全美的許多新舊車場時，明顯地感到，人們對于護欄應(yīng)如何構(gòu)筑及護欄的功能，有著截然不同的觀點。
不幸的是卡丁車行業(yè)仍然太小，而車場又太多樣化了。目前，還無法引起對護欄的深入研究和發(fā)展，這意味著有關(guān)現(xiàn)有護欄優(yōu)點和危險性的信息仍然十分缺乏。最近國際卡丁車協(xié)會（IRGA）參與了評估三種主要護欄的測試。但是，結(jié)果還未公開，我們期待著結(jié)果的公布。
雖然大家都認為護欄設(shè)置的目的是確定車道的邊界。但這并不是每個人都意識到了護欄還有這樣一個重要的功能，那就是當車不能保證正確行駛方向時，可以吸收或分散碰撞的能量。
從護欄設(shè)置目的和用途的不同認識出發(fā)，就有對護欄的多種選擇，但歸納起來，選擇護欄的目的大致有以下幾種：
1、使車保持在車道上行駛；
2、保護駕駛者、員工和旁觀者；
3、減輕碰撞對人和設(shè)備的損壞；
4、達到保險公司和主管部門的要求。
以上幾條都非常重要。雖然人人都希望他的車道設(shè)計和運作盡可能安全，但目前一般使用的防護系統(tǒng)的安全性使人擔心，在車道設(shè)計和建造過程中，出于最初的成本考慮，護欄選擇不當導致了后來潛在的費用和損失增加。如設(shè)計缺陷導致保險額的增加，保險限度外的責任也增加；運營中的維護保養(yǎng)費用增加；護欄損壞延誤經(jīng)營的損失增加；以及顧客遇到問題導致公共關(guān)系惡化，使收入減少等等。所以在建造卡丁車道時，防護系統(tǒng)的投資必須充分保證。
選擇護欄不能只從外觀好看考慮，應(yīng)與有資格的專家仔細討論，合理選擇。這里我們根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗和對許多車場設(shè)備的考察，總結(jié)各種護欄的優(yōu)缺點，現(xiàn)推薦如下，供卡丁車場建造工程參考。我們建議護欄應(yīng)由固定在輪胎上的鋼盤組成，輪胎平放在車道上，間距為1—3英尺（即約3—8厘米）。與混凝土護欄相接，輪胎應(yīng)與混凝土及鋼盤固定。
當然，除了這種護欄方式外，其他用來吸收沖撞能量的方式，可以想象出很多很多。如放在地上的卡丁車輪胎，填滿沙子或混凝土的汽車輪胎，寬窄不同的鐵軌，嵌套式彈簧，舊車的前后彈簧等。從成本和安全兩方面考慮，可以自由選擇。最好的護欄系統(tǒng)還是5/8”（即16毫米）厚的熱軋扁平鋼板條。5—6英寸（即125—150毫米）寬，200英尺（60米）長。鋼條被固定在舊車輪胎上，所以，護欄的中心與車上防撞桿的中心成一線。
有人認為舊輪胎太難看，但舊輪胎吸收沖撞能量最好，并且花費最小。塑料管護欄可能外觀最好，但在吸收能量方面不起作用，一輛500磅重（226公斤）的卡丁車，在20MPH（英里/小時），即約32公里/小時的速度下行駛，可產(chǎn)生12000磅（5443公斤）的沖擊力，如果不是被護欄吸收這樣大的沖撞能量，那么，這個能量就要由你的車和駕駛者承受，后果就可想而知。正確設(shè)計的護欄可以產(chǎn)生14—18英寸（約350—450毫米）的位移量來吸收沖撞能量，所以不要把輪胎放得過密，這樣就沒有了移動的空間，實際上就成了堅固的整體。沖擊時護欄被抬起，車如果沖進護欄下就可能導致人員受傷。
總之，車場使用的卡丁車類型，安全護欄的高度，載重量和行駛速度，都決定了對護欄的選擇。如果隨意選擇或推薦錯誤將導致不良的后果。
（13）卡丁車控制系統(tǒng)
卡丁車究竟應(yīng)該走多快，在美國一般推薦的速度是20MPH（英里/小時），即每小時32公里。我們也只主張卡丁車車速定在30—40公里/小時。因為速度不是目的，盡管卡丁車隨著其功率和排量的變化，可以把時速提高到60公里、80公里，甚至更高。但沒有這個必要，駕駛卡丁車不是行駛有多快，而是希望感覺有多快。所以，推薦的車速一般在中速。
目前有許多卡丁車場設(shè)置控制系統(tǒng)，允許經(jīng)營者調(diào)整車道上卡丁車的速度。雖然各種控制系統(tǒng)的功能不同，但各有優(yōu)點，都增加了車道的安全。保險公司十分歡迎把控制系統(tǒng)納入總體設(shè)計。大多數(shù)經(jīng)營者已經(jīng)或正在把控制系統(tǒng)納入他們的運營中。
美國J&J公司在過去四年中開發(fā)了FJY BY WIRE系統(tǒng)，它解決了速度控制和遙控卡丁車中產(chǎn)生的問題。過去車速的控制由簡單的停止氣閥解決，這有限的限制了最高速度，但也限制了行駛中提速和轉(zhuǎn)彎離心力的控制。簡單地想象一下，就是在車子的油門下放置一個2×4的墊，限制油門的供油量。但這很不方便，為了解決這個問題，J&J公司改變?yōu)槭褂秒娮酉到y(tǒng)。采用一個外接速度傳感器，一個邏輯模塊和一個伺服電機，我們就能夠得到最好的速度控制和加速的結(jié)合。在油門和引擎間有機械連接，但最大速度和小片區(qū)域，候車區(qū)域的速度由調(diào)速器上的伺服電機控制。車上的邏輯模塊，接收節(jié)流閥傳感器的信息，根據(jù)輸出的速度，調(diào)整伺服電機控制調(diào)速器獲得最大的速度，在彎道以外和坡道上加速，就能達到發(fā)動機的最大設(shè)計能力。在控制系統(tǒng)中安置環(huán)形線路，使所有車減速，但仍能慢速行駛，開進小片區(qū)域。另外一個環(huán)形天線使所有車都恢復原來的速度。這樣，就控制了只有在小片區(qū)域中允許低速行駛。另外該系統(tǒng)有故障檢測功能，當發(fā)生故障時，會引發(fā)低速狀態(tài)。同時，有可選的故障燈系統(tǒng)，更加增加了安全性。
（14）其他設(shè)計中應(yīng)考慮的事項
在卡丁車道的發(fā)展中還有許多問題。如正確的發(fā)車區(qū)設(shè)計、維修場地、燃料儲存、進入車道的等候隊伍、發(fā)車區(qū)入口安全門、安全指示燈、車控制系統(tǒng)、防護系統(tǒng)、職工能到達車場的各個地點、經(jīng)營者的觀察能力等等。這些都是在本文中均未討論到的問題。在處理這些問題時，要征詢專家的意見，事先做出計劃，進行通盤規(guī)劃。
（15）結(jié)語
卡丁車道、迷你高爾夫球場和家庭娛樂中心的設(shè)計，已從最初的原始狀態(tài)走了很長一段路。隨著對這些設(shè)施的建造地址的選擇，建造方法和管理能力的不斷發(fā)展。游客也不斷趨于成熟。所以，盡可能確保計劃的周密性越來越重要了。
一般的工程師可能沒有接觸過休閑娛樂業(yè)，不太了解現(xiàn)代休閑娛樂的各種要素，對于卡丁車的專業(yè)技術(shù)更不一定熟悉，在沒有行業(yè)經(jīng)驗的情況下，必須依靠行業(yè)中有特殊經(jīng)驗的公司完成工程。但無論如何，樹立正確的設(shè)計理念是能否做好工程的關(guān)鍵。