经过仔细推理和分析，头号大侦探最终决定不改变火车的行驶方向。他发现，改变火车方向可能会导致更严重的后果，比如延误行程、错过其他重要犯罪线索等。而且，他已经采取了其他的措施来抓捕罪犯，如调查乘客情况、提高警惕等。因此，头号大侦探认为保持火车原有行驶方向，继续执行案件调查和抓捕任务，才是最明智的决策。