Advancing Short-term Bus Passenger Flow Prediction with Graph Neural Network Models
Notice bibliographique
Résumé
Predicting short-term passenger flow in urban bus networks is a crucial task for optimizing transit operations, reducing congestion, and enhancing transit commuter experience. This thesis introduces several innovative deep learning models aimed at addressing the unique challenges of bus networks, including temporal dynamics, spatial variability, and the impact of real-time traffic conditions. To model the complex relationships in transit networks, we leverage Graph Neural Networks (GNNs), which are particularly well-suited for capturing the non-Euclidean structure of bus networks. In the first model, a Bus Network Graph Convolutional Long Short-Term Memory (BNG-ConvLSTM) neural network is developed to forecast short-term passenger flow. This model outperforms traditional deep learning models in scalability and robustness, as validated by real-world data from the Laval bus network. Extending this, we introduce the Traffic-Aware Multistep Graph Neural Network (TMS-GNN), which integrates traffic conditions and addresses the issue of exposure bias in multistep forecasting by employing Scheduled Sampling. This model significantly improves accuracy in multistep prediction and better adapts to the realities of urban traffic patterns. To further capture the dynamic nature of public transportation, we propose Spatial-Temporal Attention Masked Graph Encoder-Decoder (STAM-GED), which integrates real-time bus schedules to model both node and edge changes in a network. This approach provides a more accurate representation of passenger flow, reflecting the real-time operational state of bus stops. Finally, we explore transfer learning as a solution to the challenge of data scarcity, a common issue in many cities. We develop a transfer learning framework for GNNs, which uses a novel reinforcement learning optimization-based graph partitioning method to adapt models trained on data-rich networks to cities with limited data. This framework enables the transfer of knowledge across diverse urban environments, ensuring scalability and generalizability without sacrificing predictive accuracy. Through comprehensive experiments on real-world data from multiple cities, including Ames-USA and Laval-Canada, our models demonstrate significant improvements in passenger flow prediction over existing methods. These contributions offer solutions for enhancing the reliability and efficiency of public transportation systems, paving the way for smarter, more sustainable urban mobility.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».