論文の概要: HERMES: Heterogeneous Edge-Relational Multi-Head Embedded SSM Attention for Traffic Conflict Prediction at Signalized Intersections
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.20505v1
- Date: Thu, 02 Jul 2026 20:37:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-27 00:46:13.206423
- Title: HERMES: Heterogeneous Edge-Relational Multi-Head Embedded SSM Attention for Traffic Conflict Prediction at Signalized Intersections
- Title(参考訳): HERMES:信号区間における交通衝突予測のための異種エッジ関連マルチヘッド埋め込みSSM注意
- Abstract要約: 本研究では,時間的ヘテロジニアスなシーングラフ分類として,交通コンフリクトの評価を定式化する。
車両と歩行者は異質なノードとして表現され、車両と歩行者、歩行者と歩行者の相互作用は関係固有のエッジとしてエンコードされる。
信号化都市交差点から109,028個の軌道由来配列を用いてハーメスの評価を行った。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.2123876307427102
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Surrogate safety measures (SSMs) enable proactive traffic safety assessment, but many existing methods evaluate pairwise interactions independently or flatten multi-agent scenes into fixed feature vectors, limiting their ability to represent heterogeneous interaction structure and evolving scene-level risk. This study formulates traffic conflict assessment as temporal heterogeneous scene-graph classification and proposes HERMES, a heterogeneous edge-relational graph neural network with SSM-informed multi-head attention. Vehicles and pedestrians are represented as heterogeneous nodes, while vehicle-vehicle, vehicle-pedestrian, and pedestrian-pedestrian interactions are encoded as relation-specific edges with continuous kinematic and surrogate-safety descriptors. Relation-specific attention, dynamic node-edge updates, safety-aware graph pooling, and temporal sequence learning are jointly used to estimate scene-level conflict probability. HERMES was evaluated using 109,028 trajectory-derived sequences from a signalized urban intersection and tested on an independently collected comparable intersection dataset. Enhanced HERMES achieved an AUC-ROC of 0.9898 +/- 0.0013, an AUC-PR of 0.9412 +/- 0.0067, and an F1 score of 0.8449 +/- 0.0103. At a 5% false-alarm rate, it detected 95.7% of conflict sequences, outperforming the strongest Transformer baseline and XGBoost. In zero-shot external evaluation, HERMES achieved an AUC-ROC of 0.9752 and an AUC-PR of 0.7829. Joint source-target training further improved target-site performance with limited target-site data. These findings show that preserving heterogeneous interaction topology, safety-informed edge semantics, and short-term temporal evolution improves scene-level conflict classification and supports transferable roadside safety monitoring at signalized intersections.
- Abstract(参考訳): サーロゲート安全対策(SSM)は、積極的な交通安全評価を可能にするが、既存の多くの手法では、一対の相互作用を独立に評価したり、複数のエージェントシーンを固定された特徴ベクトルに平らにしたり、不均一な相互作用構造を表現したり、シーンレベルのリスクを進化させる能力を制限する。
本研究では,交通紛争評価を時間的異種シーングラフ分類として定式化し,SSMインフォームドマルチヘッドを用いたヘテロジニアスエッジ関係グラフニューラルネットワークであるHERMESを提案する。
車両と歩行者は異種ノードとして表現され、車両と歩行者、歩行者と歩行者の相互作用は、連続的なキネマティックおよびサロゲートセーフな記述子による関係特異的エッジとして符号化される。
シーンレベルの競合確率を推定するために、関係特異的な注意、動的ノードエッジ更新、安全に配慮したグラフプーリング、時間シーケンス学習が共同で使用される。
HERMESは、信号化都市交差点から109,028個の軌道から導かれる配列を用いて評価され、独立に収集された同等の交差点データセットで試験された。
HERMESはAUC-ROC 0.9898 +/- 0.0013、AUC-PR 0.9412 +/- 0.0067、F1スコア 0.8449 +/- 0.0103 を達成した。
5%のfalse-alarmレートで95.7%の競合シーケンスを検出し、トランスフォーマーベースラインとXGBoostを上回った。
ゼロショットの外部評価では、HERMESはAUC-ROC 0.9752、AUC-PR 0.7829を達成している。
ジョイント・ソース・ターゲット・トレーニングは、限られたターゲット・サイト・データを用いて、さらにターゲット・サイト・パフォーマンスを改善した。
これらの結果から,異種間相互作用トポロジ,安全インフォームドエッジセマンティクス,短期的時間的進化の保存は,シーンレベルのコンフリクト分類を改善し,信号化交差点における移動可能な道路側安全監視をサポートすることが示唆された。
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