A variety of statistical and machine learning methods are used to model crash frequency on specific roadways with machine learning methods generally having a higher prediction accuracy. Recently, heterogeneous ensemble methods (HEM), including stacking, have emerged as more accurate and robust intelligent techniques and are often used to solve pattern recognition problems by providing more reliable and accurate predictions. In this study, we apply one of the key HEM methods, Stacking, to model crash frequency on five lane undivided segments (5T) of urban and suburban arterials. The prediction performance of Stacking is compared with parametric statistical models (Poisson and negative binomial) and three state of the art machine learning techniques (Decision tree, random forest, and gradient boosting), each of which is termed as the base learner. By employing an optimal weight scheme to combine individual base learners through stacking, the problem of biased predictions in individual base-learners due to differences in specifications and prediction accuracies is avoided. Data including crash, traffic, and roadway inventory were collected and integrated from 2013 to 2017. The data are split into training, validation, and testing datasets. Estimation results of statistical models reveal that besides other factors, crashes increase with density (number per mile) of different types of driveways. Comparison of out-of-sample predictions of various models confirms the superiority of Stacking over the alternative methods considered. From a practical standpoint, stacking can enhance prediction accuracy (compared to using only one base learner with a particular specification). When applied systemically, stacking can help identify more appropriate countermeasures.


翻译:使用各种统计和机器学习方法,模拟特定公路路段的碰撞频率,采用机器学习方法的预测性能,一般预测准确度较高。最近,各种混合混合混合方法(HEM),包括堆叠,已成为更准确、更强的智能技术,常常用来通过提供更可靠、更准确的预测来解决模式识别问题。在本研究中,我们运用了一种关键的HEM方法,即Stacking,在城市和郊区动脉的5个分道段(5T)模拟坠毁频率。 Stacking的预测性能与参数统计模型(Poisson和负双向双向)和艺术机器学习技术的3种状态(决定树、随机森林和梯度增强)进行比较,这些方法都被称为基础学习者。我们采用最佳加权办法,通过堆叠方式将个体基础学习者结合起来,避免了由于规格和预测偏差而导致个人基本阅读者出现偏差的问题。数据,包括崩溃、交通和道路清点,从2013年到2017年的备选统计模型。数据被分为培训、验证、测试和测试特定预测性,从具体预测性系统,采用比标准更精确的精确度,并采用不同的统计模型,从而确定各种统计性模型。

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