Research Article

Akıllı Kavşaklarda Trafik Hacmi Tahmini İçin Makine Öğrenmesi Modellerinin Karşılaştırılması

Volume: 9 Number: 4 December 31, 2023
TR EN

Akıllı Kavşaklarda Trafik Hacmi Tahmini İçin Makine Öğrenmesi Modellerinin Karşılaştırılması

Öz

Modern şehirlerin artan nüfusu ve hareketliliği, ulaşım sistemlerinin verimli yönetimini gittikçe daha kritik hale getirmiştir. Bu bağlamda, dijital ikiz kavramı, fiziksel dünyanın dijital bir yansımasını oluşturarak karmaşık sistemleri anlamak, yönetmek ve optimize etmek için güçlü bir araç haline gelmiştir. Ulaşım da bu alanlardan biridir ki akıllı kavşaklar gibi teknolojik altyapılar sayesinde büyük miktarda veri toplanmakta ve bu verilerle dijital ikiz mimarisinin önemli bir unsuru olan tahmin modelleri oluşturulmaktadır. Bu çalışma akıllı kavşaklarda trafik hacmi tahmini uygulamalarında daha etkili ve doğru sonuçlar elde etmek için hangi modelin seçilmesi gerektiğine dair akademik bir anlayış sunmayı amaçlamaktadır. Bunun için Antalya’da bulunan seçilmiş iki akıllı kavşağın her bir geliş kolu için saatlik araç sayım verileri kullanılmıştır. Bu veriler eğitim ve test verisi olarak ayrılmış olup Lineer Regresyon, Polinomal Regresyon, Destek Vektör Regresyonu (SVR) ve Rastgele Orman Regresyonu tabanlı makine öğrenmesi modelleri oluşturulmuştur. Böylece akıllı kavşaklarda her bir kol için trafik hacmi tahmini yapılmıştır. Ortalama Mutlak Hata (MAE) ve En Küçük Kareler (R Kare) yöntemleri ile tahmin modellerinin performans karşılaştırması yapılmıştır. Buna göre Rastgele Orman modelinin diğer önerilen modellere göre daha başarılı performans göstermiş olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Akıllı Kavşak , Dijital İkiz , Büyük Veri , Makine Öğrenmesi , Trafik Hacmi Tahmini

References

  1. [1] İ. Aynacı, “Dijital ikiz ve sağlık uygulamaları,” İzmir Kâtip Çelebi Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, vol. 3, no. 1, pp. 70–79, 2020.
  2. [2] Z. Wang, K. Han and P. Tiwari, “Digital twin-assisted cooperative driving at non-signalized intersections,” IEEE Transactions on Intelligent Vehicles, vol. 7, no. 2, pp. 198–209, Jun. 2022, doi: 10.1109/TIV.2021.3100465.
  3. [3] E. Tomanik, A. J. J. Reyes, V. Tomanik and B. Tormos, “Machine-learning-based digital twins for transient vehicle cycles and their potential for predicting fuel consumption,” Vehicles, vol. 5, no. 2, pp. 583–604, May 2023, doi: 10.3390/vehicles5020032.
  4. [4] A. Fuller, Z. Fan, C. Day and C. Barlow, “Digital twin: Enabling technologies, challenges and open research,” IEEE access, vol. 8, pp. 108952–108971, May 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2998358.
  5. [5] T. Y. Fujii, V. T. Hayashi, R. Arakaki, W. V. Ruggiero, R. Bulla, F. H. Hayashi and K. A. Khalil, “A digital twin architecture model applied with MLOps techniques to improve short-term energy consumption prediction,” Machines, vol. 10, no. 1, Jan. 2022, doi: 10.3390/machines10010023.
  6. [6] H. Xu, A. Berres, S. B. Yoginath, H. Sorensen, P. J. Nugent, J. Severino, S. A. Tennille, A. Moore, W. Jones and J. Sany, "Smart mobility in the cloud: enabling real-time situational awareness and cyber-physical control through a digital twin for traffic," IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 24, no. 3, pp. 3145-3156, March 2023, doi: 10.1109/TITS.2022.3226746.
  7. [7] J. Lai, Z. Chen, J. Zhu, W. Ma, L. Gan, S. Xie and G. Li, “Deep learning based traffic prediction method for digital twin network," Cognitive Computation, vol. 15, no. 5, pp. 1748–1766, September 2023, doi: 10.1007/s12559-023-10136-5
  8. [8] “Real-time transportation management’’ aimsun.com, [Online]. Available: https://www.aimsun.com/real-time-transportation-management/. [Accessed: Mar. 27, 2023.]
  9. [9] S. Janković, A. Uzelac, S. Zdravković, D. Mladenović, S. Mladenović and I. Andrijanić, “Traffıc volumes predıctıon usıng bıg data analytıcs methods,” International Journal for Traffic and Transport Engineering, vol. 2, no. 0, pp. 184–198, 2021, doi: 10.7708/ijtte2021.11(2).01.
  10. [10] C. Bratsas, K. Koupidis, J. M. Salanova, K. Giannakopoulos, A. Kaloudis and G. Aifadopoulou, “A comparison of machine learning methods for the prediction of traffic speed in urban places,” Sustainability (Switzerland), vol. 12, no. 1, Jan. 2020, doi: 10.3390/SU12010142.
IEEE
[1]S. İlyas and Y. Albayrak, “Akıllı Kavşaklarda Trafik Hacmi Tahmini İçin Makine Öğrenmesi Modellerinin Karşılaştırılması”, GJES, vol. 9, no. 4, pp. 141–150, Dec. 2023, [Online]. Available: https://izlik.org/JA37JE42WZ