В края на миналия век японският инженер Ейджи Накацу получава задачата да направи нов дизайн за японските влакове стрела. За проекта той се вдъхновява от необичайно място – формата на клюна на птицата земеродно рибарче. И наистина влаковете в страната започват да изглеждат така. Най-новият му проект за високоскоростен влак обаче няма нищо общо с тази форма.

Очаква се през 2030 година ALFA-X да се превърне в най-бързия влак в света. Името идва от това на разработващата компанията: "Advanced Labs for Frontline Activity in rail eXperimentation" или "Напредничави лаборатории за авангардни дейности в релсовите експерименти". ALFA-X ще може да достига скорост от около 400 километра в час, с 80 повече от високоскоростните влакове от поколение Шинкансен, които са в експлоатация в момента.

Десетвагонният влак ще е снабден с технологии, които да му помогнат да понесе високата скорост и да направят пътуването безопасно. Сред тях са въздушни спирачки на покрива, както и магнитни панели, разположени близо до релсовия път, чиято цел ще бъде да помагат за намаляването на скоростта.

Най-запомнящата се черта на ALFA-X обаче си удължения нос на локомотива, който е вариация по дизайн на Накацу от 1997 г. Инженерите в момента тестват 16 и 22-метрова версия на носа. Пробните курсове започнаха по-рано този месец,  извършват се нощем между градовете Аомори и Сендай и се очаква да продължат три години.

Формата на носа трябва да компенсира това, което инженерите наричат "ефект на буталото". Той се получава, когато влакът влезе в тунел и започне да избутва въздух вън от него по време на движението си. "Представете си бутало, което влиза в цилиндър – разяснява през списание "Уайърд" Дайвид Сопер – преподавател по аеродинамика в университета в Бирмингам. Щом влакът влезе в тунел, той започва да създава вълни от налягане, които зависят от неговата форма, дължина и скорост на движение."

Подобен ефект на буталото може да усетите, докато стоите на перона на някоя метростанция. Когато мотрисата наближи, ви обливат вълни от топъл и сух въздух. Наистина усещането не е приятно, особено в летните месеци, но при по-високи скорости и при по-големи превозни средства ефектът от тези вълни може да е катастрофален. При излизането на влака от тунел пък се получава внезапен спад в налягането, който може да стане причина за засмукващи микровълни. Случвало се е композиции, които преминават транзит с висока скорост, да всмукват след себе си бебешки и инвалидни колички на релсите, а по време на движение в тунел налягането от преминаващ в съседство влак може да отвори вратите.

През седемдесетте години влаковете Шинкансен започват да създават проблеми. Вследствие на преминаването им се чупели прозорци и се образували звукови вълни, които можели да се чуят на 400 метра разстояние. "Причината за тази странна форма на носа е увеличаването на време, за което се акумулира налягането при влизането в тунела и намаляването на ефекта от микровълните при излизането – разяснява Сопер."

Колкото по-плосък е носът на влака, толкова по-бързо се акумулира налягането в тунела, което от своя страна води до по-голям всмукващ ефект при излизане. ALFA-X се опитва да се пребори с това като намалява площта на напречното сечение при предницата на локомотива. Идеалният нос ще би бил във формата на полусфера, но тя се оказала непрактична, защото било невъзможно да се обособи място за машиниста.

Промяната на формата на локомотива не е единственият начин за справяне с този проблем. Най-простото решение било влакът да забавя малко преди влизането в тунел, освен това краищата на тунелите могат да се проектират с разширения с въздухопроводи, които да помагат за плавното отвеждане на въздушната струя. Влаковете в Япония обаче често преминават в планински местности, където тунелите са толкова близко един до друг, че построяването на такива съоръжения в краищата им е невъзможно. Освен това забавянето на влака преди всеки от многобройните тунели би се отразило зле на средната му скорост, увеличавайки времето за пътуване.

Друг проблем се явява и от това, че влаковете се движат двупосочно и разширената форма при изхода на тунела, която трябва да облекчи излизащия влак, би изиграла точно обратната роля за този, който влиза в тунела в другата посока.

Другият основен проблем – звуковата вълна, не се дължи единствено на високата скорост. Силен шумен се получава при движение в тунелите, защото настилката им често представлява бетонови панели, а не чакъл и други видове баласт, както е в останалата част на железния път.

Формата на носа помага и общата аеродинамика на влака, намалява ефекта от страничните ветрове, както и съпротивлението и прави цялата композиция по-ефективна. В Европа компания "Бомбардие" успя да намали разхода на енергия с 20%, моделирайки компютърно формата на един от влаковете си. 

Не на последно място формата прави пътуването по-комфортно и за пасажерите. Резките смени на налягането вън от вагоните води до дискомфорт, включително и до заглъхване на ушите. А също и до нестабилност при пробега и до друсане. Това може да е опасно, особено ако разстоянието между тавана на влака и горната част тунела не е голямо.

Ако всички тестове приключат успешно, се очаква ALFA-Xда се превърне в достоен заместник на Шинкансен N700S, който започва тестове преди около година. Ако всичко върви по план,  Шинкансен N700S трябва да влезе в експлоатация през 2020 г. и да развива максимална скорост от 300 км/ч. И все пак независимо каква точно експлоатационна скорост достигне ALFA-X, той със сигурност няма да подобри рекордна на японския и световен първенец Маглев, който през 2015 г. достигна скорост от 603 км/ч на експериментална писта, понесен не върху колела, а от магнитни сили.