گسترش مدل شبکه عصبی گراف پیچشی در مدل سازی شدت تصافات

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 حمل و نقل، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 استادیار- دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده عمران

چکیده

به علت خسارات اجتماعی و اقتصادی وارده توسط تصادفات، مطالعات ایمنی ترافیک در دهه های گذشته به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از ابعاد مطالعات ایمنی ترافیکی، مدل سازی شدت تصادفات است که در آن رابطه بین شدت تصادفات و یک دسته متغیر توضیح مورد بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر مدل های آماری مختلفی که به این منظور مورد استفاده قرار گرفته اند، مدل های یادگیری ماشین نیز در سال های اخیر مورد توجه بوده اند. شبکه های عصبی یکی از این دسته الگوریتم های یادگیری ماشین است که در برخی از مطالعات مدل سازی شدت تصادفات استفاده شده. اما از انجا که روش های یادگیری ماشین قابلیت مدل سازی مواردی مانند ناهمگونی مشاهده نشده را ندارند و به علت برخی مشکلات دیگر مانند توضیع غیر خطی داده ها، استفاده از داده های تصادفات به فرم اصلیشان همراه با کاستی هایی است. در نتیجه پژوهش حاضر با استفاده از الگوریتم نزدیک تریم همسایگی، یک ساختار پنهان گراف بر روی داده ها ایجاد می‌کند و سپس با استفاده از شبکه عصبی گراف پیچشی به مدل سازی شدت تصادفات می‌پردازد. سپس مدل پیشنهادی با چهار مدل یادگیری ماشین از جمله شبکه عصبی پرسپترون چند لایه مقایسه می‌شود. نتیاج نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی در تمام شاخص ها از سایر مدل ها عملکرد بهتری داشته که می‌توان نتیجه گرفت ساختار پنهان گراف بر روی داده های تصادفات توانسته به استخراج روابط معنی دار تر از داده ها کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Developing a Graph Convolutional Neural Network in Crash Severity Modeling

نویسندگان [English]

  • omid abdolhoseinpoor mahjoubian 1
  • Ali Tavakoli Kashani 2
1 Department of transportation, faculty of civil engineering, Iran university of science and technology, Tehran, Iran
2 Department of Transportation, Faculty of Civil Engineering, IUST
چکیده [English]

Due to high socio-economical costs of traffic crashes, accident injury prediction is an important aspect in safety related studies. Additional to statistical methods that have been traditionally developed in crash severity modeling, some machine learning algorithms have also been employed in recent years. Neural Network being one such algorithm, have gained recognition in the safety related fields in recent field. However, as the distribution of crash data might be nonlinear and due to a number of complications, like inability to model unobserved heterogeneity, using the crash data in its original form for neural networks, may not yield the best result. So, the current study, inspired by the KNN algorithm, develops a hidden graph structure on the data, and then using Graph Convolutional Neural Networks, tries to extract more meaningful relations between crash severity and other explanatory variable. Different metrics adopted for the current task show that the performance of the proposed model is significantly improved over other machine learning models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crash Severity Modeling
  • Graph Convolutional Neural Network
  • Hidden Graph Structure of the Data

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 19 مهر 1402
  • تاریخ دریافت: 09 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری: 17 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش: 18 مهر 1402