278 km/h dans le Shinkansen : ce qu’enregistre un compteur GPS à bord d’un train à grande vitesse

Dans des images enregistrées à bord d’un Shinkansen en octobre 2024, un téléphone posé debout sur le rebord de la fenêtre affichait 278 km/h (172,7 mph)278 km/h à son point visible le plus élevé et s’est tenu entre 276–278 km/h (171,5–172,7 mph)276–278 km/h du début à la fin. Son journal de trajet indiquait 13,2 km (8,2 miles)13,2 km parcourus en 2 minutes 51 secondes, une moyenne de 279 km/h (173,4 mph)279 km/h et un maximum de trajet de 283 km/h (175,9 mph)283 km/h.

Le parcours, tel que le téléphone l’a vu

Les images ne sont pas de nous. Un ami de l’équipe les a tournées lors d’un trajet en Shinkansen en octobre 2024, avec notre compteur GPS sur son propre téléphone, et nous a transmis le clip ensuite. Tout ce qui suit est relevé image par image sur cet enregistrement — personne n’a monté cela comme un test, et nous n’allons pas le présenter comme tel.

Le dispositif, si l’on peut dire : pas de support, pas de ventouse sur la vitre, pas de berceau. Le téléphone est simplement posé debout sur le rebord sous la fenêtre, appuyé contre la vitre, l’ordinateur de bord de l’application visible sous le cadran. Une seconde caméra a filmé l’écran : rien ici n’est une capture d’écran, c’est l’affichage tel qu’un passager assis à cette place l’a réellement vu.

À cette vitesse, le train parcourt 77 mètres (253 pieds)77 mètres de voie chaque seconde. Les poteaux de la caténaire arrivent et disparaissent à l’intérieur d’une seule image de vidéo ; un champ qui remplit la fenêtre est derrière vous avant que vous ayez fini de le regarder. L’affichage est la seule partie de la scène qui reste assez immobile pour être lue, ce qui explique sans doute pourquoi le téléphone avait été calé là.

L’ordinateur de bord montrait ceci au moment du tournage :

À retenir

• La valeur en direct est restée dans une plage de 2 km/h (1,2 mph)2 km/h pendant les 21,6 secondes de l’enregistrement, en prenant trois valeurs : 276, 277, 278. À près de 280 km/h (174 mph)280 km/h, cela fait un écart inférieur à 1 %.
• Le journal de trajet se vérifie lui-même. 13,2 km (8,2 miles)13,2 km en 2:51 donnent 277,9 km/h (172,7 mph)277,9 km/h — à environ 1 % des 279 km/h (173,4 mph)279 km/h affichés par l’application comme moyenne, et pratiquement sur le chiffre du cadran.
• Le maximum et le cadran divergent de 5 km/h (3,1 mph)5 km/h, et tous les deux ont raison. Un maximum de trajet est le seul relevé le plus élevé de tout le parcours ; le cadran est un instant. La vidéo couvre environ un huitième du trajet.
• Une place côté fenêtre n’est pas une vue dégagée sur le ciel, et l’affichage a tenu quand même. Le verre atténue le signal, mais ne le coupe pas comme le fait le toit d’un tunnel.
• La moyenne est le chiffre honnête. Comme pour un essai de vitesse en bateau sur deux passages, le maximum vous parle d’une seconde ; la moyenne vous parle du voyage.

Le profil de vitesse : une plage de 2 km/h pendant trois minutes

Ce qui est intéressant dans cet enregistrement, c’est à quel point il est ennuyeux. Sur 21,6 secondes, le chiffre a pris exactement trois valeurs — 276, 277, 278 — et aucune autre. Il n’a jamais chuté, jamais bondi, jamais décroché.

Cette platitude, c’est la mesure qui fonctionne. Le GPS déduit la vitesse du décalage Doppler sur la porteuse du signal satellite, plutôt qu’en soustrayant deux positions : le relevé n’accumule donc pas le vagabondage propre aux points de position — la mécanique est détaillée dans comment fonctionnent les compteurs GPS. C’est aussi pourquoi la vitesse élevée en elle-même ne dégrade pas le relevé : un récepteur est à peu près aussi précis à 280 km/h qu’à 100, tant qu’il voit le ciel.

La preuve la plus solide n’est pas le cadran, mais l’arithmétique cachée dans les deux champs situés en dessous. La distance divisée par la durée donne une vitesse moyenne que l’application n’affiche jamais, calculée à partir de deux compteurs indépendants. Relevée à trois moments différents de l’enregistrement :

Trois valeurs séparées de moins de 1,2 km/h (0,7 mph)1,2 km/h, toutes à quelques km/h des 279 km/h (173,4 mph)279 km/h que l’application donne elle-même comme moyenne, et pile sur le cadran en direct. L’écart résiduel correspond à peu près à ce que permet l’arrondi de l’affichage : la distance est montrée à 0,1 km (0,06 miles)0,1 km près, ce qui, à cette vitesse, représente déjà un quantum de 1,3 seconde à lui seul.

L’altitude est l’axe le plus faible, et cela se voit. Sur les mêmes 21,6 secondes, elle a dérivé entre 113 et 117 m (371 et 384 pieds)113 et 117 m. Une partie correspond au relief réel qui monte et descend sous un train ayant parcouru 1,6 km (1 mile)1,6 km pendant le clip, et une partie tient simplement au fait que la composante verticale d’un point GPS est plus bruitée que l’horizontale. Dans les deux cas, c’est un rappel utile : « le GPS est précis » est une affirmation sur une grandeur précise, pas sur tous les chiffres de l’écran.

Un champ mérite un second regard : À L’ARRÊT indiquait 00:00:00. Sur 2 minutes 51 secondes, le journal n’a jamais enregistré un instant sous son seuil de mouvement.

Pourquoi la vitesse maximale indique 283 quand la vidéo montre 278

Deux chiffres sur le même écran, séparés de 5 km/h (3,1 mph)5 km/h, et la réponse honnête est la moins spectaculaire : ils décrivent des durées différentes.

La vidéo est un échantillon du trajet, pas le trajet. Le clip dure 21,6 secondes. Quand il a été filmé, le trajet tournait déjà depuis 2 minutes 47 secondes, et il a continué ensuite. La caméra a vu à peu près un huitième du parcours. Les 283 km/h (175,9 mph)283 km/h se sont produits dans les sept autres huitièmes — très probablement sur une portion de voie où le train était autorisé à aller un peu plus vite qu’ici. Rien d’autre n’a besoin d’être expliqué, et toute explication qui saute cette étape va trop loin.

Un maximum est un relevé unique, et un relevé unique se situe au-dessus d’une valeur tenue. Même sur une voie parfaitement régulière, la valeur respire d’un ou deux km/h — vous pouvez la voir faire exactement cela dans la boucle ci-dessus. Un champ « maximum » conserve celle de ces respirations qui était la plus haute, sur tout le parcours, pour toujours. C’est la seule statistique d’un ordinateur de bord qui devient, de façon monotone, de moins en moins représentative à mesure que l’on enregistre longtemps. Un trajet de dix minutes offre dix fois plus d’occasions d’attraper un relevé favorable qu’un trajet d’une minute, et le maximum le reflétera même si le train ne s’est jamais comporté différemment.

C’est le même piège que citer la vitesse maximale d’un bateau à partir d’une seule glissade sur une vague, et c’est exactement pourquoi notre méthode d’essai de vitesse en bateau repose sur la moyenne de deux passages plutôt que sur la lecture d’un pic. Le pic est un fait sur un instant. La moyenne est un fait sur le voyage.

Le filtrage des pics explique l’écart qui n’existe pas, pas celui qui existe. Une application de vitesse bien construite rejette les sauts physiquement impossibles avant qu’ils n’atteignent le champ du maximum — un train ne peut pas gagner 40 km/h (25 mph)40 km/h en un dixième de seconde, un relevé qui le prétendrait est donc un artefact de multitrajet, pas un record. Mais 283 km/h (175,9 mph)283 km/h sur un train qui tient déjà 277, c’est parfaitement plausible : un filtre le laisse donc passer, et il a raison. Le filtrage explique pourquoi le maximum vaut 283 et non un chiffre absurde ; il n’explique pas pourquoi 283 est au-dessus de 278.

Alors quel chiffre est « la vitesse du train » ? La moyenne de 279 km/h (173,4 mph)279 km/h, étayée par 13,2 km (8,2 miles)13,2 km en 2:51 issus de deux compteurs distincts. Les 283 sont un relevé réel d’un moment réel pendant lequel la caméra ne tournait pas. Les 278 sont l’instant le plus rapide que quiconque puisse vous mettre sous les yeux en vidéo, et c’est pour cela que ce chiffre est dans le titre. Les trois sont vrais ; un seul décrit le voyage. Le traitement complet de la question — où ces relevés tiennent et où ils ne tiennent pas — se trouve dans quelle est la précision d’un compteur GPS à haute vitesse.

Est-ce cohérent avec ce que fait un Shinkansen ?

À titre de contrôle de vraisemblance, pas d’identification : les vitesses d’exploitation publiées situent les services japonais les plus rapides à 320 km/h (199 mph)320 km/h sur la ligne Tohoku et autour de 300 km/h (186 mph)300 km/h sur la ligne Sanyo, tandis que la ligne Tokaido monte à 285 km/h (177 mph)285 km/h en ligne droite et à 275 km/h (171 mph)275 km/h en courbe. Un 276–278 tenu avec un pic à 283 se situe dans cette enveloppe — confortablement sous les lignes les plus rapides, et juste contre le plafond de la plus lente.

Quelle ligne c’était, et quel train, nous ne pouvons pas vous le dire. Cette information n’est pas arrivée avec le clip et ne sera pas reconstituée après coup — un paysage n’est pas une preuve, et une supposition plausible imprimée en légende devient le fait cité par quelqu’un d’autre. Les vitesses sont ce que les images permettent d’affirmer ; l’itinéraire, non.

Ce que fait le GPS dans un tunnel de Shinkansen

Ce clip a été tourné en voie libre — terres agricoles plates, basses collines boisées, ciel dégagé au-dessus de la crête. C’est le cas facile, et il vaut la peine de dire explicitement que c’est le cas facile, parce que sur une ligne à grande vitesse japonaise, ce n’est pas tout le voyage. Environ la moitié du tracé de la ligne Sanyo passe en tunnel, et les sections de montagne ailleurs sont comparables.

Voici ce qui se passe quand la lumière du jour disparaît :

C’est le signal qui s’arrête, pas l’application. Le toit d’un tunnel est le seul obstacle que le GPS ne peut pas contourner. Le béton et la roche n’atténuent pas le signal satellite comme le fait le verre ; ils y mettent fin. Il n’y a pas de point à calculer, donc pas de vitesse fraîche à rapporter — c’est le même mode de défaillance que dans un tunnel routier, et le seul de cette liste qui soit total plutôt que dégradé.

Ce que vous voyez dépend de ce que l’application fait avec rien. La plupart des applications font l’une de ces deux choses : maintenir à l’écran la dernière vitesse connue, ou basculer brièvement sur une estimation à l’estime à partir des accéléromètres et du gyroscope du téléphone. La navigation à l’estime est bonne quelques secondes, puis elle dérive, parce qu’une estimation inertielle intègre sa propre erreur. Dans un train, elle dérive avec une élégance inhabituelle : un train sur rails ne change ni de vitesse ni de cap rapidement, « supposons qu’il continue de faire ce qu’il faisait » est donc une meilleure estimation dans un Shinkansen que dans la circulation. La nôtre finit par afficher 0 : sans nouveau point à rapporter, l’affichage tombe à zéro et y reste jusqu’au retour du ciel — l’écran dit « pas de mesure », pas « le train s’est arrêté ».

La réacquisition est rapide, et c’est la partie que les gens se représentent mal. À la sortie d’un tunnel, un téléphone qui a suivi en continu sait déjà à peu près où il est, quelle heure il est et quels satellites devraient se trouver au-dessus de lui. Il se reverrouille au lieu de démarrer à froid : le relevé est donc généralement de retour en quelques secondes, plutôt qu’en la demi-minute que peut demander un premier point à froid. Ce qu’il ne fait pas, c’est combler le tunnel rétroactivement. La distance parcourue en aveugle est une distance que le journal de trajet n’a jamais comptée : un long tunnel rend donc le total du trajet trop court, pas faux — une distinction à garder en tête quand on compare la distance d’une application à un horaire.

Pour ce trajet précis, l’arithmétique suggère que rien d’important n’a été perdu : 13,2 km (8,2 miles)13,2 km sur 2:51 reproduisent le relevé en direct à environ 1 % près, ce qu’une portion non enregistrée substantielle aurait tiré vers le bas.

Conséquence pratique pour un voyage en train : démarrez le trajet avant d’avoir besoin des données, laissez-le tourner à travers les tunnels au lieu de l’arrêter et de le relancer, et lisez la moyenne plutôt que la distance si l’itinéraire est riche en tunnels. Et notez que rien de tout cela n’exige de réseau sur votre téléphone — la vitesse GPS est calculée à partir des satellites, elle fonctionne donc sans aucune connexion de données, ce qui compte davantage à l’étranger que chez soi.

D’où viennent ces chiffres

Provenance. Les images ont été enregistrées en octobre 2024 par un ami de l’équipe, à bord d’un Shinkansen, sur son propre téléphone, avec notre application GPS Speedometer réglée en km/h. Elles nous ont été données ensuite. Nous ne les avons ni commandées, ni cadrées, ni supervisées.

Chaque chiffre de cet article est relevé sur l’affichage de l’application dans ces images. Il n’y a pas de fichier de données séparé, pas de trace GPX exportée et pas de télémétrie derrière ces chiffres — seulement l’ordinateur de bord tel qu’il a été filmé, transcrit image par image. Là où une valeur bouge pendant le clip, nous avons donné la plage plutôt que de choisir l’extrémité flatteuse.

Ce que contient l’enregistrement. 21,6 secondes, format portrait, 30 images par seconde, filmées avec une seconde caméra pointée sur l’écran du téléphone. Le trajet tournait déjà depuis 2 minutes 47 secondes quand le tournage a commencé. La boucle ci-dessus en est un extrait de huit secondes. Rien n’a été accéléré, ralenti ni composité.

Comment le téléphone était placé. Debout sur le rebord de fenêtre de la voiture, appuyé en arrière contre la vitre, sans support. Pas de ventouse, pas d’antenne externe, pas de stabilisateur.

Ce qui n’est pas connu, et ne sera pas complété plus tard. La ligne, l’itinéraire, le type de train et le modèle du téléphone. Rien de tout cela n’est arrivé avec le clip. Nous préférons laisser quatre cases vides que publier quatre suppositions qui nous seraient ensuite citées comme des faits.

L’application n’est pas la version actuelle. Octobre 2024 précède les versions livrées aujourd’hui : l’écran visible dans les images est donc une version antérieure du même ordinateur de bord. Les champs cités ici — vitesse, moyenne, vitesse maximale, distance, altitude, durée, arrêt — sont ceux qu’il affichait alors. Rien dans cet article ne doit être lu comme une affirmation sur ce que la version d’aujourd’hui fait différemment.

Ce qui n’a pas été contrôlé. Aucun instrument de référence. Pas de chronométrage en bord de voie, pas d’affichage de vitesse du train dans le champ, pas de second appareil GPS. Le seul recoupement disponible est la distance et la durée de l’application face à sa propre vitesse, ce qui constitue un vrai contrôle de cohérence, mais pas un contrôle indépendant. Les vitesses de ligne publiées sont ici la seule comparaison extérieure, et elles peuvent seulement dire que le relevé est plausible.

Autres limites honnêtes. Un trajet, un téléphone, un clip couvrant environ un huitième du trajet enregistré. La vitesse est restée régulière du début à la fin : cela ne dit donc rien de la façon dont le relevé se comporte à l’accélération en sortie de gare ou au freinage à l’entrée. Le téléphone était derrière la vitre d’un train plutôt que sous un ciel dégagé. Et l’oscillation d’altitude de 113–117 m (371–384 pieds)113–117 m rappelle en permanence que le chiffre vertical mérite moins de confiance que l’horizontal.

Questions fréquentes

Un compteur GPS fonctionne-t-il dans un train ?

Oui, et un train est l’un des meilleurs endroits pour en utiliser un. Le relevé vient des satellites et non de quelque chose fixé au véhicule : il ne demande aucune connexion au train et aucune connexion de données sur votre téléphone — seulement une vue du ciel. Une place côté fenêtre suffit : dans cet enregistrement, un téléphone appuyé contre la vitre de la voiture s’est tenu à 276–278 km/h de façon stable et a enregistré 13,2 km en 2 minutes 51 secondes. L’exception, ce sont les tunnels, où le signal s’arrête complètement jusqu’à la sortie.

Pourquoi la vitesse maximale de mon application ne correspond-elle pas à ce que je vois à l’écran ?

Parce qu’elles mesurent des durées différentes. Le cadran montre un instant ; le champ de vitesse maximale conserve le relevé le plus élevé de tout le trajet et ne le lâche jamais. Sur ce parcours, le cadran affichait 277 km/h alors que le maximum de trajet était à 283 km/h, enregistré à un moment antérieur d’un voyage dont la caméra n’a capté qu’un huitième. Un maximum dérive aussi vers le haut à mesure que l’on enregistre longtemps, parce qu’un trajet plus long donne simplement au récepteur davantage d’occasions d’attraper un relevé favorable. Si vous voulez un chiffre qui décrit le voyage plutôt qu’un instant, lisez la moyenne.

Un compteur GPS continue-t-il de fonctionner dans un tunnel ?

Pas tant que vous êtes dedans. Le toit d’un tunnel bloque complètement le signal satellite : il n’y a ni position ni vitesse à calculer — l’application va soit maintenir la dernière vitesse vue, soit estimer brièvement à partir des capteurs de mouvement du téléphone, ce qui reste utile quelques secondes puis dérive. La réacquisition à la sortie est rapide, généralement quelques secondes, parce que le récepteur se reverrouille au lieu de démarrer à froid. L’effet durable porte sur la distance : les kilomètres parcourus sous terre ne sont jamais ajoutés au total du trajet, si bien que sur un itinéraire riche en tunnels, la distance enregistrée est trop courte.

Sources et lectures complémentaires

• Shinkansen Tokaido — passage à 285 km/h (Railway Gazette) — le maximum de 285 km/h en ligne droite et les 275 km/h en courbe cités plus haut.
• Shinkansen Tokaido (Wikipédia) et Shinkansen San’yō (Wikipédia) — les vitesses de ligne, et les quelque 50 % du tracé Sanyo qui passent en tunnel.
• Performances du service GPS civil (gps.gov) — la spécification officielle de précision civile derrière les affirmations sur la vitesse.
• Quelle est la précision d’un compteur GPS à haute vitesse ? — pourquoi l’erreur reste plate quand la vitesse monte, et quels modes de défaillance comptent vraiment.
• Comment mesurer la vraie vitesse de votre bateau au GPS — la même discipline de mesure appliquée sur l’eau, et l’argument des moyennes contre les pics.

Ce qu’il faut en retenir

Un téléphone posé sur un rebord de fenêtre, sans support et sans aucune liaison avec le train, a rapporté la vitesse d’un train à grande vitesse à environ 1 % près de ce qu’impliquent ses propres compteurs de distance et de durée. Obtenir le chiffre n’a pas été difficile. Le lire honnêtement, c’était le travail : trois chiffres réels sur un écran, décrivant un instant, un pic et un voyage, dont aucun n’est interchangeable.

Vous pouvez observer ces trois mêmes chiffres se comporter de la même façon sur tout ce qui bouge. Si vous voulez voir une vitesse GPS en direct sans rien installer, le compteur de vitesse en ligne fonctionne dans votre navigateur. Si vous voulez l’ordinateur de bord — maximum, moyenne, distance, altitude et durée enregistrés pour chaque voyage, en km/h, mph ou nœuds — c’est l’application.

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