Robust travel time predictions are of prime importance in managing any transportation infrastructure, and particularly in rail networks where they have major impacts both on traffic regulation and passenger satisfaction. We aim at predicting the travel time of trains on rail sections at the scale of an entire rail network in real-time, by estimating trains' delays relative to a theoretical circulation plan. Existing implementations within railway companies generally work using the approximation that a train's delay will stay constant for the rest of its trip. Predicting the evolution of a given train's delay is a uniquely hard problem, distinct from mainstream road traffic forecasting problems, since it involves several hard-to-model phenomena: train spacing, station congestion and heterogeneous rolling stock among others. We first offer empirical evidence of the previously unexplored phenomenon of delay propagation in the French National Railway Network, leading to delays being amplified by interactions between trains. We then contribute a novel technique using the transformer architecture and pre-trained embeddings to make real-time massively parallel predictions for train delays at the scale of the whole rail network (over 3k trains at peak hours, making predictions at an average horizon of 70 minutes). Our approach yields very positive results on real-world data when compared to currently-used and experimental prediction techniques. Our work is in the early stages of implementation for industrial use at the French railway company SNCF for passenger information systems, and a contender as a tool to aid traffic regulation decisions.


翻译:在管理任何运输基础设施方面,特别是在铁路网中,强劲的旅行时间预测对于管理任何运输基础设施至关重要,特别是在铁路网中,它们对交通监管和乘客满意度都产生重大影响。我们的目标是以整个铁路网的规模实时预测铁路列车在铁路路段上的旅行时间,根据理论循环计划估计列车的延误。铁路公司内部的现有执行通常使用电车在行程的剩余时间将保持固定的近似值。预测某一列车延迟的演变是一个独特的难题,不同于主流公路交通预测问题,因为它涉及数种难以建模的现象:火车间距、车站拥堵和混杂的机车车辆。我们首先提供经验性证据,证明以前未探索的在法国国家铁路网传播延误现象,导致火车之间的相互作用加大了延误。然后我们利用变压器架构和预先训练嵌嵌,对整个铁路网规模的火车延误进行实时、大规模平行的交通预测(在高峰时超3公里列车,在平均距离上作出预测,在平均70分钟的铁路车位上进行机动车运。我们的方法在实际信息技术上取得了积极的结果,而现在对S的进度作了预测,在实际信息技术的预测,在实际的进度上,我们对S的进度作了积极的预测。

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