Towards Green Transportation: Predictive Modeling of Intersection Congestion Using Machine Learning for Sustainable Urban Traffic Management
Notice bibliographique
Résumé
One of the main consequences of urban pollution is intersection congestion, which occurs due to frequent vehicle stops. These interruptions lead to increased fuel consumption and greenhouse gas emissions (CO2), along with other pollutants such as nitrogen oxides (NOX) and fine particulates. These pollutants can adversely affect the respiratory, cardiac, and neurological health of city residents. To address the growing demand for smart and sustainable transportation systems in large cities, predicting intersection congestion using artificial intelligence offers a promising solution. In this study, we present a predictive modeling approach to classify congestion levels at intersections controlled by traffic lights. Using the CN+ dataset collected in Bremen, Germany, our methodology incorporates vehicle and environmental features to predict congestion levels, optimize traffic flow, and reduce pollutant emissions. We employ data preprocessing, feature engineering, and machine learning techniques, including an innovative feature selection method called Dual Importance Intersection Feature Selection (DIFS), which combines Random Forest (RF) and Chi-square analysis. We tested various classifiers, including RF, XGBoost, LightGBM, CatBoost, and Artificial Neural Network (ANN), utilizing SMOTE balancing to address the class imbalance. Performance metrics such as precision, recall, F1 score, overall accuracy, and Quadratic Weighted Kappa (QWK) demonstrate promising results, with F1 and QWK scores reaching 100%. This makes our approach a robust tool for managing traffic sustainably and efficiently.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».