Dynamic transportation networks have been analyzed for years by means of static graph-based indicators in order to study the temporal evolution of relevant network components, and to reveal complex dependencies that would not be easily detected by a direct inspection of the data. This paper presents a state-of-the-art latent network model to forecast multilayer dynamic graphs that are increasingly common in transportation and proposes a community-based extension to reduce the computational burden. Flexible time series analysis is obtained by modeling the probability of edges between vertices through latent Gaussian processes. The models and Bayesian inference are illustrated on a sample of 10-year data from four major airlines within the US air transportation system. Results show how the estimated latent parameters from the models are related to the airline's connectivity dynamics, and their ability to project the multilayer graph into the future for out-of-sample full network forecasts, while stochastic blockmodeling allows for the identification of relevant communities. Reliable network predictions would allow policy-makers to better understand the dynamics of the transport system, and help in their planning on e.g. route development, or the deployment of new regulations.


翻译:多年来,一直通过静态图表指标对动态运输网络进行分析,以研究相关网络部件的时间演变,并揭示无法通过直接检查数据轻易发现的复杂依赖性。本文件展示了一种最先进的潜在网络模型,以预测运输中日益常见的多层动态图,并提出以社区为基础的扩展,以减少计算负担。通过模拟潜质高斯过程的脊椎边缘的概率,获得了灵活的时间序列分析。模型和巴耶斯推论用美国空运系统四大航空公司的10年数据样本作了说明。结果显示这些模型的估计潜在参数如何与航空公司的连通性动态有关,以及它们是否有能力将多层图投射到未来,用于模拟全网络的外部预报,同时通过随机模型进行模型分析,可以识别相关社区。可靠的网络预测将使决策者更好地了解运输系统的动态,并帮助其规划,例如路线开发或新条例的部署。

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