Toplu taşımada varış süresi tahmini için karar ağaçları tabanlı makine öğrenmesi modellerinin karşılaştırması
Abstract
Bu çalışma, kentsel toplu taşıma sistemlerinde otobüslerin duraklar arası tahmini varış sürelerini (Estimated Time of Arrival, ETA) daha yüksek doğrulukla öngörebilmek amacıyla karar ağaçları tabanlı makine öğrenmesi algoritmalarının kapsamlı bir karşılaştırmasını sunmaktadır. MBTA tarafından sağlanan “Bus Arrival/Departure Times (2024)” veri seti kullanılarak ham zaman damgaları, sefer kimlikleri ve durak sıraları çok aşamalı bir ön işleme sürecinden geçirilmiş; her seferdeki tüm i < j durak kombinasyonlarını kapsayan durak çifti oluşturulmuştur. Bu yaklaşım, hem kısa mesafeli hem de uzun mesafeli segmentlerin aynı çerçevede modellenmesine olanak tanıyarak seyahat süresi dinamiklerinin daha ayrıntılı temsil edilmesini sağlamıştır. Çalışmada Karar Ağacı, Rastgele Orman, XGBoost, LightGBM ve CatBoost algoritmaları aynı eğitim ve test ayrımı altında değerlendirilmiş; performansları MAE, RMSE ve R² metrikleri ile ölçülmüştür. Üç farklı hat üzerinde yapılan deneylerde CatBoost, tüm modeller içinde en yüksek doğruluk seviyesine ulaşmıştır. Hat 01’de model RMSE = 261.59, MAE = 163.65 ve R² = 0.88; Hat 111’de RMSE = 128.24, MAE = 100.27 ve R² = 0.85; Hat CT2’de ise RMSE = 289.88, MAE = 151.67 ve R² = 0.86 değerlerini elde etmiştir. Eğitim süresi XGBoost ve LightGBM’e kıyasla daha uzun olmakla birlikte, CatBoost’un doğruluk, istikrar ve kategorik değişken işleme kapasitesiyle ETA tahmininde uygulanabilir bir üst seviye performans sunduğu görülmüştür.
Keywords
References
- Büchel, B. ve Corman, F. (2020). Review on statistical modeling of travel time variability for road-based public transport. Frontiers in Built Environment, 6, Article 70.
- Vlahogianni, E. I., Karlaftis, M. G. ve Golias, J. C. (2014). Shortterm traffic forecasting: Where we are and where we’re going. Transportation Research Part C, 43, 3–19.
- Jenelius, E. ve Koutsopoulos, H. N. (2013). Travel time estimation for urban road networks using low-frequency probe vehicle data. Transportation Research Part B: Methodological, 53, 64–81.
- Sun, D., Luo, H., Fu, L., Liu, W., Liao, X. ve Zhao, M. (2007). Predicting bus arrival time on the basis of global positioning system data. Transportation Research Record, 2034(1), 62–72.
- Fan, W. ve Gurmu, Z. (2015). Dynamic travel time prediction models for buses using GPS data.Transportation Research Part C, 59, 18–32.
- Moosavi, S. M. H., Aghaabbasi, M., Yuen, C. W. ve Jahed Armaghani, D. (2023). Evaluation of applicability and accuracy of bus travel time prediction in high and low-frequency bus routes using tree-based machine learning techniques. Journal of Soft Computing in Civil Engineering, 7(2), 74–97.
- Hastie, T., Tibshirani, R. ve Friedman, J. (2009). The Elements of Statistical Learning: Data Mining, Inference, and Prediction (2nd ed.). Springer.
- Breiman, L. (2001). Random forests. Machine Learning, 45(1), 5–32.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Reinforcement Learning
Journal Section
Research Article
Authors
Turgay Sarıoğlu
0009-0007-3316-2371
Türkiye
Publication Date
July 20, 2026
Submission Date
December 12, 2025
Acceptance Date
February 23, 2026
Published in Issue
Year 2026 Volume: 21 Number: 73