Digitální knihovna UPCE přechází na novou verzi. Omluvte prosím případné komplikace. / The UPCE Digital Library is migrating to a new version. We apologize for any inconvenience.

Publikace:
Temporal fusion transformers for traffic flow prediction in smart cities

Diplomová práceopen access
dc.contributor.advisorHájek, Petr
dc.contributor.authorDouglas, Godfred Enim
dc.contributor.refereeKomárková, Jitka
dc.date.accepted2025-08-26
dc.date.accessioned2025-09-08T08:54:23Z
dc.date.issued2025
dc.date.submitted2025-06-27
dc.description.abstractAccurate traffic flow prediction plays a critical role in the development of intelligent transportation systems and smart city planning. This thesis explores the application of Temporal Fusion Transformers (TFT), a deep learning architecture designed for interpretable multi-horizon time series forecasting, to model and predict traffic patterns in urban environments. Using real-world traffic datasets composed of spatial-temporal features such as time of day, day of week, road-specific data, and environmental variables, we construct a forecasting pipeline that captures complex dependencies across multiple locations and timeframes. The research includes extensive preprocessing of temporal data, feature engineering, and the implementation of TFT using PyTorch Forecasting. We conduct hyperparameter tuning to optimize model performance and evaluate the model using standard metrics such as Root Mean Squared Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE) on both validation and test datasets. The results demonstrate the model's ability to capture non-linear patterns and temporal correlations, offering interpretable and scalable predictions suitable for real-time traffic management systems. The thesis concludes with visual and statistical analyses of predicted versus actual traffic flows, emphasizing the effectiveness of TFT in smart city applications.eng
dc.description.abstract-translatedPřesná predikce dopravního toku hraje klíčovou roli ve vývoji inteligentních dopravních systémů a plánování chytrých měst. Tato diplomová práce zkoumá využití Temporal Fusion Transformers (TFT), hluboké učící architektury navržené pro interpretovatelné predikce časových řad s vícečasovým horizontem, k modelování a predikci dopravních vzorců v městském prostředí. Pomocí reálných dopravních datových sad složených z prostorově-časových prvků, jako je denní doba, den v týdnu, údaje specifické pro dané silnice a environmentální proměnné, vytváříme predikční pipeline, která zachycuje složité závislosti napříč různými lokalitami a časovými rámci. Výzkum zahrnuje rozsáhlé předzpracování časových dat, návrh příznaků (feature engineering) a implementaci modelu TFT pomocí knihovny PyTorch Forecasting. Provádíme ladění hyperparametrů za účelem optimalizace výkonu modelu a hodnotíme model pomocí standardních metrik, jako je střední kvadratická chyba (RMSE) a střední absolutní chyba (MAE) na validačních a testovacích datových sadách. Výsledky ukazují schopnost modelu zachytit nelineární vzorce a časové korelace a nabízejí interpretovatelné a škálovatelné predikce vhodné pro systémy řízení dopravy v reálném čase.Práce končí vizuálními a statistickými analýzami predikovaných a skutečných dopravních toků, přičemž zdůrazňuje efektivitu modelu TFT v aplikacích pro chytrá města.cze
dc.description.defenceThe student defended Masters thesis named: Temporal Fusion Transformers for Traffic Flow Prediction in Smart Cities and Aim of the Thesis: To introduce Temporal Fusion Transformers, characterize existing approaches to traffic flow prediction in smart cities, propose a traffic flow prediction system leveraging Temporal Fusion Transformers, pre-process traffic flow datasets, validate the proposed system using those datasets, and discuss the broader implications for smart city development. Some of the questions asked were: How would you address the challenges of deploying the proposed TFT-based traffic prediction system in a real-time smart city environment (e.g., regarding data latency and system scalability)? Why didnt you use data for 1 more cities and why did you restrict data for only 1 city? Why the city name is not mentioned? What is the difference between AREMA and TFT? The student answered the questions with difficulty.cze
dc.description.departmentFakulta ekonomicko-správnícze
dc.description.gradeDokončená práce s úspěšnou obhajoboucze
dc.format114 s.
dc.identifier.stag49486
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10195/85633
dc.language.isoeng
dc.publisherUniverzita Pardubicecze
dc.rightsBez omezení
dc.subjectTemporal Fusion Transformer (TFT)cze
dc.subjectpředpověď dopravního tokucze
dc.subjectmobilita chytrých městcze
dc.subjecthluboké učenícze
dc.subjectinterpretovatelnostcze
dc.subjectdata z městských senzorůcze
dc.subjectTemporal Fusion Transformer (TFT)eng
dc.subjecttraffic-flow forecastingeng
dc.subjectsmart-city mobilityeng
dc.subjectIntelligent Transportation Systems (ITS)eng
dc.subjectmulti-horizon time-series predictioneng
dc.subjectdeep-learning interpretabilityeng
dc.subjectself-attention mechanismeng
dc.subjectvariable-selection networks (VSN)eng
dc.subjectGated Residual Network (GRN)eng
dc.subjecthyperparameter tuning with Optunaeng
dc.subjectPyTorch Forecasting frameworkeng
dc.subjectRoot Mean Squared Error (RMSE)eng
dc.subjectMean Absolute Error (MAE)eng
dc.subjectpersistence baseline comparisoneng
dc.subjecturban-traffic sensor dataeng
dc.subjectInternet of Things (IoT) traffic sensorseng
dc.subjectadaptive signal controleng
dc.subjectquantile loss and prediction intervalseng
dc.subjectattention heat-map explainabilityeng
dc.subjectedge-deployable inferenceeng
dc.thesis.degree-disciplineInformatics in Public Administrationcze
dc.thesis.degree-grantorUniverzita Pardubice. Fakulta ekonomicko-správnícze
dc.thesis.degree-nameIng.
dc.thesis.degree-programInformatics and System Engineeringcze
dc.titleTemporal fusion transformers for traffic flow prediction in smart citieseng
dc.typediplomová prácecze
dspace.entity.typePublication

Soubory

Původní svazek

Nyní se zobrazuje 1 - 3 z 3
Načítá se...
Náhled
Název:
DouglasGE_TemporalFusion_PH_2025.pdf
Velikost:
5.38 MB
Formát:
Adobe Portable Document Format
Popis:
Plný text práce
Načítá se...
Náhled
Název:
KomarkovaJ_TemporalFusion_GED_2025.pdf
Velikost:
188.64 KB
Formát:
Adobe Portable Document Format
Popis:
Posudek oponenta práce
Načítá se...
Náhled
Název:
HajekP_TemporalFusion_GED_2025.pdf
Velikost:
1.2 MB
Formát:
Adobe Portable Document Format
Popis:
Posudek vedoucího práce