Probabilistic Forecasting of Bus Travel Time with a Bayesian Gaussian Mixture Model
Notice bibliographique
Résumé
Accurate forecasting of bus travel time and its uncertainty is critical to service quality and operation of transit systems: it can help passengers make informed decisions on departure time, route choice, and even transport mode choice, and it also support transit operators on tasks such as crew/vehicle scheduling and timetabling. However, most existing approaches in bus travel time forecasting are based on deterministic models that provide only point estimation. To this end, we develop in this paper a Bayesian probabilistic model for forecasting bus travel time and estimated time of arrival (ETA). To characterize the strong dependencies/interactions between consecutive buses, we concatenate the link travel time vectors and the headway vector from a pair of two adjacent buses as a new augmented variable and model it with a mixture of constrained multivariate Gaussian distributions. This approach can naturally capture the interactions between adjacent buses (e.g., correlated speed and smooth variation of headway), handle missing values in data, and depict the multimodality in bus travel time distributions. Next, we assume different periods in a day share the same set of Gaussian components, and we use time-varying mixing coefficients to characterize the systematic temporal variations in bus operation. For model inference, we develop an efficient Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithm to obtain the posterior distributions of model parameters and make probabilistic forecasting. We test the proposed model using the data from two bus lines in Guangzhou, China. Results show that our approach significantly outperforms baseline models that overlook bus-to-bus interactions, in terms of both predictive means and distributions. Besides forecasting, the parameters of the proposed model contain rich information for understanding/improving the bus service, for example, analyzing link travel time and headway correlation using covariance matrices and understanding time-varying patterns of bus fleet operation from the mixing coefficients. Funding: This research is supported in part by the Fonds de Recherche du Quebec-Societe et Culture (FRQSC) under the NSFC-FRQSC Research Program on Smart Cities and Big Data, the Canadian Statistical Sciences Institute (CANSSI) Collaborative Research Teams grants, and the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) of Canada. X. Chen acknowledges funding support from the China Scholarship Council (CSC). Supplemental Material: The e-companion is available at https://doi.org/10.1287/trsc.2022.0214 .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».