Обтекаемые формы транспортных средств — это не новость. Законы аэродинамики известны давно: чем меньше спротивление воздуха, тем выше скорость, меньше расход топлива и меньше воздействие на окружающую среду. И всё же длина носа современных японских поездов — это что-то особенное. К примеру, длина носа поезда SCMaglev серии LO составляет 15 метров. Ни в Европе, ни в Китае, которые известны своими достижениями в области скоростного железнодорожного транспорта, поездов с такими формами попросту нет. Давайте разбираться, почему.
Всё началось в 1964 году, когда первая м мире высокоскоростная железнодорожная линия «Синкансэн» соединила два крупнейших города Японии: Токио и Осаку в преддверии Олимпийских Игр. Надо сказать, что железнодорожная линия длиной 515 км была построена всего за пять лет. И это при очень сложном рельефе местности, которым славятся японские острова.
Первый поезд «Синкансэн серия 0» развивал скорость до 220 км/ч, что было по тем временам абсолютным мировым рекордом. В общем, пассажирам эта новинка очень понравилась, чего не скажешь о жителях окрестных поселений. Хотя поезда имели форму пули, что в то время казалось оптимальным аэродинамическим решением, они издавали очень сильный шум. Само собой, грохотали колёсные пары, но не только. Выяснилось, что при наборе скорости свыше 200 км/час, когда поезд влетает в туннель, перед поездом создаётся поток спрессованного воздуха, так называемый поршневой эффект. Мы можем ощутить подобный эффект на платформах нашего метрополитена, когда перед прибытием поезда ощущаем дуновение ветра. Но поезда метро движутся относительно медленно, и площадь поперечного сечения туннелей относительно поезда достаточно велика. Поэтому это не создаёт проблем.
В Японии — другое дело. Скорость поездов велика, а поперечное сечение туннелей маленькое. По мере движения поезда в туннеле перед ним возникают волны сжатия, образующие ударную волну. Когда воздух вырывается наружу, происходит сильный звуковой удар. Это очень не нравилось окрестным жителям, у которых порой даже вылетали оконные стёкла. Но это были ещё цветочки. По мере развития высокоскоростного железнодорожного транспорта и возрастания скоростей, ситуация только ухудшалась, и стало ясно, что с этим шумом нужно что-то делать. Расширять туннели представлялось невероятно дорогим решением. Поэтому сосредоточились на оптимизации формы поездов.
Так в 1997 году появился первый поезд «Синкансэн» 700-ой серии с длинным носом. Примечательно, что эту необычную форму японские конструкторы подсмотрели у живой природы, а именно у зимородка: птицы с характерными длинным клювом и формой головы, которые помогают ей нырять в воду за рыбой с большой скоростью, испытывая минимальное сопротивление как воздуха, так и воды.
Результат превзошёл все ожидания: при скорости 285 км/ч шум стал значительно меньше и в целом укладывался в отведённые законом 70 дБ. При этом были приняты меры и к модернизации туннелей, а именно созданию своеобразных колпаков с прорезями при въезде в туннель и установке перфорированных стенок на выезде из туннеля, что также привело к уменьшения ударной звуковой волны.
В 2011 году на железнодорожные линии Японии вышла серия поездов «Синкансэн» Е5, развивающая скорость до 320 км/ч. Чуть позже вышла модернизированная серия H5 («северный вариант»). Разумеется, поезда «Синкансэн» электрифицированы: в Японии процент электрифицированных железных дорог один из самых высоких в мире: более 90%.
Начиная с 2012 года в Японии начались испытания поездов на магнитной подвеске (магнитной левитации) серии LO. Скорость, развиваемая такими поездами, может превышать 600 км/час. Предполагается, что стандартная скорость будет составлять порядка 500 км/час. Такой поезд парит в десяти сантиметрах от земли под действием электромагнитов, а не катится на колёсах. Это уменьшает трение и увеличивает скорость. Испытания идут небыстро. К тому же строится специальная высокоскоростная линия Токио-Нагоя. Ввод в коммерческую эксплуатацию на этом маршруте запланирован на 2027 год.
Почему же в странах Евросоюза или Китае носы у высокоскоростных поездов гораздо скромнее? Дело в том, что Япония страна преимущественно горная, и туннелей на единицу площади в ней гораздо больше, чем в упомянутых странах. К тому же у европейцев и китайцев была возможность изучить японский опыт, и построить для своих высокоскоростных линий более просторные туннели. И всё же у японских поездов есть неоспоримое преимущество: выглядят они действительно как инопланетные космические капсулы. Недаром поездка на таком поезде входит в разряд обязательных практически для любого туриста, посещающего эту страну.