I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 ,   p p .   2269 ~ 2 2 7 7   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 3 . p p 2 2 6 9 - 2 2 7 7           2269     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Cutt ing - edg e alg o rithms  for reliab l e f a ilure  predic tio n in me tro  train sy stems       Sa na   Cha k ri 1 ,   Na o ua l Mo uh ni 2 ,   F a o uzia   E nn a a m a 3   1 M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e   L a b o r a t o r y   ( LI M ) ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e s  a n d   Te c h n i q u e s,  H a ss a n   I I   U n i v e r si t y ,   M o h a mm e d i a ,   M o r o c c o   2 GL - I S I   Te a m,  D e p a r t me n t   o f   I n f o r m a t i c s,  F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n i q u e s,   U n i v e r si t é   M o u l a y   I smaï l ,   M e k n e s,  M o r o c c o   3 LA M I G EP   La b o r a t o r y ,  M o r o c c a n   S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g   S c i e n c e s (E M S I )   M a r r a k e c h ,   M a r r a k e c h ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   12 ,  2 0 2 4   R ev is ed   Feb   9 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   Mar   5 ,  2 0 2 6       T h is  st u d y   in v e stig a ted   v a ri o u s   m a c h in e   lea rn in g   a lg o rit h m s   o n   d a tas e t  fo r   fa il u re   p re d icti o n   wit h in   m e tro   train   sy ste m s.  Th e   d a ta  in d ica ted   stro n g   li n e a r  re latio n sh i p s  wit h in   t h e   d a t a se t,   m a k in g   li n e a r  m o d e ls   su c h   a s  su p p o rt   v e c to r  m a c h in e s   (S VMs)  v iab le,  a s  we ll   a s  lo g isti c   re g re ss io n   a n a ly sis.  F o r   e x a m p le,  th e   lea st  a b so lu te  sh rin k a g e   a n d   se lec ti o n   o p e ra to r   (LAS S O)   re g u lariz a ti o n   m e th o d   u se d   in   fe a tu re   se lec ti o n   h a d   p r o fo u n d   im p li c a ti o n s,  lea d in g   t o   e n h a n c e d   p e rfo rm a n c e   th ro u g h   t h e   id e n ti f ica ti o n   o f   p e rti n e n t   a tt rib u tes .   S o m e   a d v a n c e d   m o d e l s  li k e   g ra d ien t   b o o sti n g   m a c h in e s   (G BM s),   c o n v o lu ti o n a l  n e u ra l  n e two r k s  ( CNN s),  a n d   k e rn e l   S VMs   we re   fo u n d   t o   o u t p e rfo rm   th e   c o n v e n ti o n a l  m e th o d s  b e c a u se   th e y   a re   c a p a b le  o f  re c o g n izin g   a n y   c o m p l ica ted   tre n d s  o r   n o n - li n e a r  re latio n sh i p s  p re se n t  i n   d a ta  se ts.  Co m b i n in g   stro n g   lea rn e rs  c a n   p ro d u c e   a n   e n se m b le  m o d e l  th a t   imp ro v e s  fo re c a st  p e rfo rm a n c e ,   wh il e   to p - p e rfo rm in g   m o d e ls  a re   u se d   in   t h e   e n se m b le m e th o d   to   e n h a n c e   p re d ictio n   a c c u ra c y .   Th e se   fin d in g s wo u l d   h e lp   p ro fe ss io n a ls  in   th e   m e tro   tra in   in d u str y   c h o o se   a p p r o p riate   m a c h in e   lea rn in g   m e th o d s  t o   su p p o r t  p re v e n ti v e   m a in ten a n c e   stra teg ies ,   m in imiz in g   c o sts wh il e   e n h a n c in g   o p e ra ti o n a l  e ffe c ti v e n e ss   a n d   sa fe ty .   K ey w o r d s :   An o m aly   d etec tio n   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   E x tr em e  lear n in g   m ac h in e   Failu r e  p r ed ictio n   Gr ad ien t b o o s tin g   m ac h in es   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   San a  C h ak r i   Ma ch in e  I n tellig en ce   L ab o r at o r y   ( L I M) ,   Facu lty   o f   Scien ce s   an d   T ec h n i q u es,  Hass an   I I   U n iv er s ity   Mo h am m ed ia,   M o r o cc o   E m ail:  ch ak r i.san a@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Fo r ec asti n g   f ailu r es  in   m etr o - tr ain   o p er atio n s   co n d u cte d   b y   th e   air   p r o d u ctio n   u n it   ( APU)   is   a  s ig n if ican t  ch allen g e,   p r im ar il y   with   m ain ten an ce   ef f icac y   an d   s er v ice  d eliv er y   d ep e n d a b ilit y .   C o n v en tio n al   m ec h an is m s   d ep en d   o n   p r ev e n tiv e  o r   r ea ctiv e  s tr ateg ies,  g en er ally   f o u n d e d   o n   p r e d eter m in ed   tim etab les  o r   r esp o n s es  f o llo win g   f ailu r es.  No n eth eless ,   APU  f ailu r es   ar e  h ig h ly   d y n am ic,   n ec ess itati n g   a  m o r e  p r o ac tiv e   an d   a n ticip ato r y   s tr ateg y .   Ma ch in e  lear n in g   is   a  r ev o l u tio n ar y   m et h o d   th at   ex am in es   in t r icate   r elatio n s h ip s   am o n g   d atasets   an d   d etec ts   ea r ly   in d icato r s   o f   APU  f ailu r e  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Ad v an ce d   alg o r ith m s   p r o v id e  p r ed ictiv e   m o d els  th at  d etec t  p r o b a b le  d ef ec ts   ea r ly ,   o p tim izin g   m ain ten an ce   an d   im p r o v in g   m etr o   tr ain   s er v ice   r eliab ilit y   [ 3 ] .   T h is   s tu d y   ex a m in es  th r ee   ad v a n ce d   m ac h i n e  lear n i n g   m o d els:   g r ad ien t   b o o s tin g   m ac h in e s  ( GB M) ,   co n v o lu tio n al  n eu r al   n etwo r k s   ( C NN) ,   an d   k er n e l  s u p p o r t  v ec to r   m ac h in e s   ( SVM) ,   u tili zin g   th e   Me tr o PT - 3   d ataset,   wh ich   c o m p r is es  o p e r atio n al  d ata  f r o m   co m p r ess o r s   in   m etr o   tr ain s   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   T h ese   ad v an ce d   alg o r ith m s   m a y   r ev ea l  co m p lex   lin k ag es  a n d   p atter n s   in   d atasets ,   as  well  as  n o n - lin ea r   d ep en d e n cies,  p o te n tially   o u tp er f o r m in g   p r e v io u s   m o d els  s u ch   as  ex tr em e   g r ad ien t   b o o s tin g   ( XGBo o s t ) ,  ex tr em e  lear n i n g   m ac h in e   ( E L M) ,   an d   n e u r al  n etwo r k s .  T h e  GB M  ar e  en s em b le  lea r n in g   m eth o d o lo g ies  th at   ag g r eg ate  n u m er o u s   wea k   lear n er s ,   u s u ally   d ec is io n   tr ee s ,   t o   cr ea te  a  r o b u s t  an d   p r ec is e  p r ed ictiv e  m o d el  [ 6 ] .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 2 6 9 - 2 2 7 7   2270   T h ei r   c ap a ci ty   to   d is ce r n   n u a n ce d   p at ter n s   r en d er s   th em   o p tim al   f o r   f ai lu r e  f o r ec as t in g .   C NN s ,   o r ig in al ly   d es ig n e d   f o r   im ag e   p r o c e s s in g ,   ca n   b e  m o d i f ie d   f o r   t ab u l ar   d at a   b y   in ter p r et in g   ch ar a ct er i s ti c s   as     in p u t   ch an n e l s   [ 7 ] .   Qu an tu m   n eu r al   n etwo r k s   ( QNNs)   u tili ze   lo ca l  f ield s   to   d is ce r n   p atter n s   an d   ascer tain   v ar iab le  r elatio n s h ip s   in   Me tr o PT - 3   f ailu r e  p r e d ictio n .   T h e   k er n el   SVM  m ay   s im u late  n o n - lin e ar   d ec is io n   b o u n d a r ies   b y   p r o jectin g   d ata   in to   a  h ig h er - d im e n s io n al  s p ac e   u s in g   a  k er n el  f u n ctio n ,   wh ich   u n c o v er s   r elatio n s h ip s   o v er lo o k ed   b y   lin ea r   SVM  m o d els  [ 8 ] .   T h is   a n aly s is   ass es s es  th e  ef f icac y   o f   s o p h is ticated   m eth o d s   o n   th e   s p ec if ied   d ataset,   aim in g   t o   ac h iev e  a   co m p r eh e n s iv e  u n d er s tan d in g   o f   th e   s tr en g th s   a n d   wea k n ess es  o f   ea ch   ap p r o ac h   in   f ailu r e  p r ed ictio n   f o r   m etr o   t r ain   s y s tem s ,   b ased   o n   th e  o u tco m es  o f   v ar io u s   ad v an ce d   m o d els;   th u s ,   co n tr ib u tin g   t o   th e  o n g o in g   d is co u r s e  o n   p r ed ictiv e  m a in ten an ce .   T h e  s tu d y ' s   f in d in g s   will  en h an ce   th e   p r ed ictiv e  m ain ten an ce   liter atu r e  an d   ass is t  p r ac titi o n er s   ac r o s s   m an y   s ec to r s   in   id e n tify in g   th e   m o s t  ef f ec tiv e   m ac h in e  lear n in g   s o lu tio n s   f o r   th eir   s p ec if ic  ch allen g es  [ 9 ] .   T h e  m eth o d o lo g y   s ec tio n   will  d elin ea te  th e   s p ec if ic  s tep s   in v o lv e d   in   th is   s tu d y ,   en co m p ass in g   d ata   p r e p r o ce s s in g ,   f ea tu r e   s elec tio n ,   an d   th e   o p er atio n al   p r in cip les  o f   th e   th r ee   ad v a n ce d   m ac h in e   lear n in g   m o d els  ass es s ed :  GB M,   C NN,   an d   k er n el   SVM.     T h e  r esu lts   an d   d is cu s s io n   s e ctio n   will  th en   d elin ea te  th e  p er f o r m an ce   o f   th ese  v ar io u s   m o d els  b ased   o n   cr itical  m etr ics  in clu d in g   p r e cisi o n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   ar ea   u n d er   th e   cu r v e   r ec eiv er   o p er atin g   ch ar ac ter is tic   ( AUC - R O C ) ,   an d   m ea n   s q u ar ed   er r o r   ( MSE ) .   T h is   will  also   ex am in e   th e  c o n s eq u e n ce s   o f   th ese  f in d in g s   an d   th e  s ig n if ican ce   o f   a d v an ce d   m o d els  f o r   p r ed ictin g   f ailu r es  in   m etr o   tr ain   s y s tem s .   T h e  co n clu s io n   will   en ca p s u late  th e  p r in ci p al  f in d i n g s   o f   th e  s tu d y   an d   e m p h asi ze   th e  p r ac tical  u s es  o f   th e  estab lis h ed   m o d els  in   th e  m etr o   in d u s tr y   [ 1 0 ] .       2.   M E T H O D   T h e  s tu d y   in v o lv e d   s ev er al  k ey   s tep s .   First,  th e  d ataset  was  p r ep r o ce s s ed ,   in clu d in g   r em o v in g   ir r elev an t  co l u m n s ,   v e r if y in g   tim estam p   f o r m at,   an d   h an d lin g   class   im b alan ce s .   Featu r e  s elec tio n   u s in g     least  ab s o lu te  s h r in k a g e  an d   s elec tio n   o p er ato r   ( L ASSO)   id en tifie d   th e   m o s t  im p o r tan t   p r ed icto r s .   T h r ee   ad v an ce d   m o d els we r e  e v alu at ed : G B M,   C NN,   an d   k er n el  S VM .     2 . 1 .     Da t a   a nd   prepro ce s s i ng   T h e   in v esti g atio n   is   b ased   o n   th e  Me tr o PT - 3  [ 5 ]   d ataset.   I t  is   an   ex ten s iv e  co llectio n   o f   o p er atio n al   d ata  f r o m   m et r o   tr ain   s y s tem s .   T h e  d ataset  is   u s ed   as  b asis   f o r   o u r   s tu d y ,   s in ce   it  h as  am p l e  r ec o r d s   r eg a r d in g   m etr o   tr ain s   o p er atio n .   T h e  d a taset  r ec o r d ed   k e y   p a r am eter s — in clu d in g   p r ess u r e,   tem p er a tu r e,   m o to r   cu r r e n t  ( m o to r   c) ,   an d   air   i n tak e  v alv es  o f   th e  co m p r ess o r ’ s   APU — wh ich   h elp   u n d er s tan d   th e  u n d er ly i n g   d y n am ics   in f lu en cin g   m etr o   tr ain   p er f o r m an ce .   I n   o r d er   to   c o n d u ct  th is   d ataset  f o r   a n aly s is   we  h ad   to   p e r f o r m   ce r tain   p r ep r o ce s s in g   s tep s .   Fig u r e  1   s h o w  th e  s tep s   to   en s u r e  d ata  p r ep r o ce s s in g .           Fig u r e  1 . D ata  p r ep r o ce s s in g   s tep s       I n itially ,   ex tr an eo u s   co lu m n s   th at  wer e  ir r elev an t  to   th e  an aly tical  o b jectiv es  wer e  elim in ated ,  th er ef o r e  s tr ea m lin in g   th e  d ataset  an d   r ed u cin g   n o is e.   Seco n d ly ,   co n s is ten cy   in   tim estam p   f o r m at  was  estab lis h ed   to   ass u r e  t h e  ef f icac y   o f   tim e   s er ies  an aly s is   [ 1 1 ] .   Desp ite  b ein g   a   s u b s am p lin g   s tr ateg y   d u e   to   th e   in h er en t   class   im b alan ce   i n   th e  o r ig i n al  d ata,   wh er e   n e g ativ e  ca s es  ( ab s en ce   o f   d ef ec t)   o u tn u m b er e d   p o s itiv e  o n es  ( f ailu r e) ,   th is   was  n o t   at y p ical.   A   r an d o m   u n d e r s am p l in g   tech n iq u e   is   u tili ze d   t o   s p ec if ically   r ec tify   th e  class   im b alan ce .   T h e  m ajo r ity   class   ( n o r m al  o p er atio n )   s am p les  wer e  ar b itra r ily   r ed u ce d   t o   co r r esp o n d   with   th e  q u an tity   o f   m in o r ity   class   ( f ailu r e)   s am p les,  ac h iev in g   a   b alan ce d   1 :1   r atio .   T h is   m eth o d   g u a r an tees  th at  th e  m o d el  r em ain s   u n b iased   a g ain s t th e  m ajo r ity   class   wh ile   p r eser v in g   a  f ea s ib le  d ataset  s ize  f o r   tr ain in g .   B y   im p lem en tin g   th is   ap p r o ac h ,   th e  d ev elo p m e n t  o f   a  m o d el  th at  is   eq u itab le  f o r   all  o cc u r r en ce s   with in   th e  d ataset   was  en s u r ed ,   s in ce   it  is   b alan ce d ,   h en ce   elim in atin g   an y   b ias  to war d s   th e  m ajo r ity   g r o u p .   Ad d itio n ally ,   an y   p o ten tial  o u tlier s   in   o u r   ar ea   o f   f o c u s   wer e  id en tifie d   an d   r em o v ed   b y   a  th o r o u g h   ex am in atio n   o f   in ter q u ar tile   r an g es,  allo win g   f o r   th e   e s tab lis h m en t  o f   ap p r o p r iate   th r esh o ld s   f o r   t h eir   ex clu s io n .   T h is   led   u s   to   d ev e lo p   a  m o r e  r eliab le  d ataset,   as  o u tlier s   wo u ld   less   in f lu en ce   m o d els.  B e  awa r e  th at  ce r tain   p r ep ar atio n   p r o ce s s es,  s u ch   as  s eg m en tatio n   an d   n o r m aliza tio n ,   h a v e  alr ea d y   b ee n   ex ec u ted   b y   th e  d ata  p r o v id er   [ 5 ] ,   [ 1 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C u ttin g - ed g e  a l g o r ith ms fo r   r elia b le  fa ilu r e  p r ed ictio n   in   m etro   tr a in   s ystem s   ( S a n a   C h a k r i )   2271   2 . 2 .     F e a t ure  s elec t io n   An   ess en tial  m ea s u r e  to   en h an ce   th e  p r ed ictiv e  ef f icac y   o f   o u r   m o d els  is   th e  s elec tio n   o f   a p p r o p r iate  ch ar ac ter is tics .   T h e  L ASSO   ( L 1   r eg u lar izatio n )   ap p r o ac h   is   em p lo y ed   to   f ac ilit ate  th e  tr an s f o r m atio n   o f   th e   d ataset  f o r   a  lin ea r   r elatio n s h ip .   T h is   is   th e  r atio n ale  f o r   o u r   s elec tio n   o f   th e  L ASSO   alg o r ith m .   L ASSO   r ed u ce s   co ef f icien ts   to   ze r o ,   f ac ilit atin g   au to m atic  f ea tu r e  s elec tio n — o p tim al  f o r   h ig h - d im en s io n al  d atasets .   L ASSO   id en tifie s   th e  m o s t  v a lu ab le  ch ar ac ter is tics ,   m itig atin g   th e  cu r s e  o f   d im en s io n ality ,   en h an cin g   m o d el   in ter p r etab ilit y ,   an d   im p r o v i n g   g en er aliza tio n   ca p ab ilit ies  [ 1 3 ] .  L ASSO 's p er tin en t f ea tu r e  s elec tio n   id en tifie d   tr an s m itter   p r ess u r e  2   ( T P2 ) ,  h ig h - p r ess u r e  s en s o r   1   ( H1 ) ,  d if f er en tial  v alv e  lev el  ( DV  lev el ) ,  m o to r   win d in g   tem p er atu r e  ( M  m o to r   tem p ) ,   m o to r   c,   co m p r ess o r   p r ess u r e  ( C OM P ) ,  d if f er e n tial  v al v e  elec tr ical  in p u t     ( DV  elec   in ) ,   an d   m o t o r   p o s itio n   o r   g as  f lo w  ( MPG )   as  s ig n if ican t  p r e d icto r s   o f   “ s tatu s ” .   T h is   p er s p ec tiv e  is   co r r o b o r ated   b y   th e  r o b u s t  lin ea r   co r r elatio n s   id en tifie d   d u r in g   ex p lo r ato r y   d ata  an aly s i s ,   s o   in d icatin g   th at  L ASSO   wa s   ap p r o p r iate  f o r   th is   s p ec if ic  d ataset  [ 1 4 ] .   T o   a v er t  d ata  leak in g ,   L ASSO   f ea tu r e  s elec tio n   was   ex ec u ted   with in   ea ch   iter atio n   o f   t h e  cr o s s - v alid atio n   c y cle.   Sp ec if ically ,   th e   f ea tu r e   im p o r tan ce   c o ef f icien ts   wer e  ca lcu lated   s o lely   b ased   o n   th e  tr ain in g   f o ld   d ata,   an d   th e  s elec ted   f ea tu r es  wer e  th en   ap p lied   to   th e   v alid atio n   f o l d .   T h is   en s u r es t h at  th e  test   d ata  r em ain ed   s tr ictly   u n s ee n   d u r in g   th e  f ea tu r e  s elec tio n   p r o ce s s .     2 . 3 .     G ra dient  bo o s t ing   m a c hin es   T h e  GB M  ar e  s u itab le  f o r   o u r   d atasets   b ec au s e  to   th eir   ca p ac ity   f o r   e q u atio n   f itti n g   a n d   h y p o th esis   r ep r esen tatio n   [ 1 5 ] .   GB M  in c r em en tally   co n s tr u cts  m o d els,   ea ch   r ec tif y in g   t h e  f laws  o f   its   p r ed ec ess o r   b y   g r ad ien t  d escen t,  h en ce   en h a n cin g   p r ed ictin g   ac c u r ac y .   T h e   d ataset  co n tain s   n u m er o u s   f ea tu r es,  s o m e  o f   wh ich   m ay   ex h ib it  n o n - lin ea r   in ter ac tio n s   th at  in f lu en ce   th e  o u tco m e  v ar ia b le  ' s ta tu s ' .   G B M  is   o p tim al  d u e  to   its   ca p ac ity   to   id en tify   co m p l ex   p atter n s   with o u t  n ec ess itati n g   ac tiv e  f ea tu r e  m o d if icatio n   in s id e  th e  d ataset.   Mo d el  p ar a m eter izatio n   a n d   v alid atio n   th e  p r o ce s s   o f   estab l is h in g   p ar am ete r s   an d   ev alu at in g   th e   s u f f icien cy   o f   th e  GB M  m o d el  c o m p r is es sev er al  s ig n if ican t stag es:   i)   Hy p er p ar a m eter   tu n in g :  u tili ze d   a  g r id   s ea r ch   s tr ateg y   to   o p tim ize  th e  k ey   h y p e r p ar a m eter s .   T h e  s ea r ch   s p ac e  in clu d ed :  lear n i n g   r ate  ∈ {0 . 0 1 ,   0 . 0 5 ,   0 . 1 },   n u m b er   o f   esti m ato r s   ∈ {1 0 0 ,   2 0 0 ,   5 0 0 },   an d   m ax im u m   tr ee   d ep t h   ∈ {3 ,   5,   7} .  T h e  f in al   s elec tio n   was  b as ed   o n   m a x im izin g   th e  F1 - s co r e  ac r o s s     5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   [ 1 6 ] .   ii)   C r o s s - v alid atio n :  cr o s s - v alid a tio n   tech n i q u es  will  b e   u s ed   t o   en s u r e   th at   th e   GB M  m o d el   is   r o b u s t  an d   g en er alize s   well.   Her ein ,   th e   d ataset  is   d iv id ed   in t o   s ev er al   f o ld s   an d   th en   th e  m o d el   is   tr ai n ed   u s in g   o n e  p o r tio n   wh ile  test in g   it o n   t h e  r est  p ar ts ;  th is   allo ws  u s   to   est ab lis h   its   o v er all  ef f ec tiv en ess   b y   lo o k i n g   at   av er ag e  p e r f o r m an ce   o n   all  f o l d s   [ 1 7 ] .   iii)   E a r l y   s t o p p i n g :   G B M s   m a y   o v e r f i t ,   p a r t i c u l a r l y   w i t h   m a n y   t r e e s .   I n   o r d e r   t o   a d d r e s s   t h i s   c h a l l e n g e ,   a n   e a r l y   s t o p   c r i t e r i o n   i s   i n t r o d u c e d   t o   m o n i t o r   p e r f o r m a n c e   o f   m o d e l   a g a i n s t   v a l i d a t i o n   s e t   s u c h   t h a t   a s   s o o n   a s   t h e r e   i s   n o   i m p r o v e m e n t   o b s e r v e d ,   t r a i n i n g   m u s t   s t o p   s o   a s   t o   p r e v e n t   o v e r f i t t i n g   o n   t h e   t r a i n i n g   d a t a   [ 1 8 ] .       2 . 4 .    Co nv o lutio na l  neura l net wo rk s   Alth o u g h   u s u ally   em p lo y ed   f o r   im ag e  d ata  p r o ce s s in g ,   C N Ns  r ep r esen t  a  ca teg o r y   o f   d e ep   lear n in g   m o d els  th at  ex ten d   b e y o n d   im ag e  p r o ce s s in g   ap p licatio n s   [ 1 9 ] .   C NNs  wer e  em p lo y ed   o n   th e  d ataset  d u e  to   th eir   ca p ac ity   to   ca p t u r e  in tr ic ate  f ea tu r e  in ter ac tio n s   an d   n o n - lin ea r   co r r elatio n s   in h er e n t in   h ig h - d im en s io n a l   d atasets   [ 2 0 ] .   Desp ite  th e   d ata s et  n o t  b ei n g   in   a   co n v en tio n al   im ag e   f o r m at,   it m ay   b e   co n v er ted   in to   a   tab u lar   s tr u ctu r e  ak in   to   a  2 D  g r id ,   allo win g   C NNs  to   lev er ag e  r o b u s t  f ea tu r e  ex tr ac tio n   ca p ab ilit ies.  B y   in ter p r etin g   tab u lar   d ata  as  a  two - d im e n s io n al  im ag e  with   f ea tu r es   r ep r esen ted   as  ch an n els,  C NNs  m ay   g en er ate   h ier ar ch ical  r ep r esen tatio n s   a n d   au to n o m o u s ly   id en tif y   s ig n if ican t  p atter n s   with   m in im al  n ee d   o n   f ea tu r e   en g in ee r in g .   M o d if y in g   C NNs  f o r   ta b u lar   APU  s en s o r   d at a  is   a  v ia b le  s tr ateg y   as  it  en ab les  th e  m o d el  to   au to n o m o u s ly   d is ce r n   in tr ica te  f ea tu r e  c o r r elatio n s ,   h en c e  r ed u ci n g   n ee d   o n   e x ten s iv e  m an u al  f ea tu r e   en g in ee r in g .   C NN s   ty p ically   p r o ce s s   im ag es;  h o wev er ,   in   th is   co n tex t,  ea ch   s en s o r   r ea d in g   f u n ctio n s   as  a  ch an n el  with in   a  two - d im en s io n al  g r id .   T h is   co n f ig u r atio n   en ab les  co n v o lu tio n al  lay e r s   to   id en tify   lo ca l   p atter n s   an d   s p atial  r elatio n s h ip s   am o n g   s en s o r s ,   d etec tin g   n o n - lin ea r   co r r elatio n s   f r e q u e n tly   o v er lo o k ed   b y   tr ad itio n al  m ac h i n e  lear n in g   m o d els.  T h e   ar ch itectu r e,   i n co r p o r atin g   co n v o lu tio n al   a n d   p o o lin g   lay er s ,   en ab les  th e  m o d el  to   co n s tr u c t  lay er ed ,   h ier ar c h ical  r ep r ese n tatio n s .   T h is   is   s ig n if ican t  w h en   ad d r ess in g   th e   co m p lex ities   o f   s en s o r   d ata,   c h ar ac ter ized   b y   its   n o is e  an d   v ar iab ilit y .   T h is   ap p r o ac h   n o t   o n ly   en h a n ce s   th e   m o d el' s   r o b u s tn ess   b u t a ls o   r e v ea ls   s u b tle  an o m alies a n d   p r e d icts   f ailu r es with   s u p er io r   ac cu r ac y   co m p ar ed   to   p r ev io u s   m eth o d s .   Fig u r e  2   illu s tr ates  th e  wo r k f lo w  o f   a  C NN  f o r   th e  tr an s f o r m atio n   an d   p r o ce s s in g   o f   tab u lar   d ata.   T h is   is   a  d escr ip tio n   o f   th e  f ig u r e' s   co n ten t,  d er i v ed   f r o m   th e  te x t.   –   I n p u t  tr a n s f o r m atio n : ta b u lar   d ata  →  co n v er te d   to   2 D  g r id   s tr u ctu r e.   –   C o n v o lu tio n al  lay e r s : a p p ly   le ar n ab le  f ilter s   to   ex tr ac t lo ca l  p atter n s   an d   s p atial  r elatio n s h i p s .   –   Po o lin g   lay er s : r ed u ce   s p atial  d im en s io n s   ( e. g . ,   m ax   p o o lin g )   f o r   tr an s latio n   in v a r ian ce .   –   Fu lly   co n n ec ted   lay er s : f latten ed   f ea tu r es →  class if ied   v ia  d en s e  lay er s .   –   Ou tp u t  lay er : p r ed icts   f ailu r e  p r o b a b ilit ies ( b in ar y   class if icatio n ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 2 6 9 - 2 2 7 7   2272       Fig u r e  2 .   C NN  ar ch itectu r e  f o r   tab u lar   d ata  f ailu r e  p r ed ictio n       T h e  s p ec if ic  ar ch itectu r e  o f   th e  im p lem en ted   C NN  is   d e tailed   as  f o llo ws:   it  co n s i s ts   o f   th r ee     1 D  co n v o l u tio n al  lay er s   with   3 2 ,   6 4 ,   a n d   1 2 8   f ilter s   r esp ec tiv ely ,   ea ch   u s in g   a  k er n el  s ize  o f   3   an d   ' s am e'  p ad d in g   to   p r eser v e   s p atial  d im en s io n s .   E ac h   co n v o lu tio n al  lay er   is   f o llo wed   b y   a  r ec tifie d   lin ea r   u n it   ( R eL U )   ac tiv atio n   f u n ctio n   an d   a  Ma x Po o lin g   lay er   ( p o o l  s ize   =2 ) .   A  d r o p o u t  r ate  o f   0 . 5   was  ap p lied   b ef o r e   th e  f in al   f u lly   co n n ec ted   d e n s e  lay er s   to   p r ev en t   o v er f it tin g .   T r ain in g   p ar a m eter s :  i)   o p tim izer :  Ad am   ( lear n in g   r ate  =0 . 0 0 1 ) ;  ii)  l o s s   f u n ctio n :  b in ar y   cr o s s - e n tr o p y ;   iii)  b atch   s ize :  3 2 ;  an d   iv )   ep o ch s :  5 0     ( with   ea r ly   s to p p in g   p atien ce   o f   5   e p o ch s ) .   T h e  p r im ar y   f u n ctio n   o f   co n v o lu tio n al  lay er s   is   to   im p lem en t  s ev er al  lear n ab le  f ilter s   ( co n v o lu tio n   k er n els)  o n   th e  in p u t,  f ac ilit atin g   th e  ca p t u r e  o f   lo ca l  in f o r m atio n   an d   s p atial  co r r elatio n s   am o n g   v a r iab les.   T h ey   f ac ilit ate  th e  id e n tific atio n   o f   co m p le x   p atter n s   in   d ata  b y   ex tr ac tin g   d etailed   i n f o r m atio n   i n   lo wer   lay er s   b ef o r e  t r an s m itti n g   th e m   to   h ig h e r   lay er s .   Po o li n g   la y er s   s u cc ee d   co n v o lu tio n al  lay er s ,   alter in g   f ea t u r e   m ap s   b y   d im i n is h in g   th eir   s p atial  d im en s io n s   an d   in t r o d u cin g   tr an s latio n   in v ar ian ce ,   h en ce   en h an cin g   r o b u s tn ess   to   m in o r   in p u t a lter atio n s .   Fu lly   co n n ec te d   l ay er s   r ec eiv e  th e  r etr iev e d   f ea tu r es f r o m   co n v o lu tio n al   an d   p o o lin g   lay er s ,   f latten   th em ,   th en   tr an s m it  th em   th r o u g h   o n e  o r   m o r e   f u lly   co n n ec ted   lay er s   to   d o   th e   f in al  class if icatio n   task .   T h is   f ac ilit ates  th e  f u tu r e  in teg r atio n   o f   ac q u ir e d   tr aits   an d   th e  p r ed ictio n   o f   u ltima te  f ailu r e  [ 2 1 ] .   T h e  o u tp u t  lay e r   d eliv er s   th e  p r o jecte d   class   p r o b ab ilit ies  o r   lab els  f o r   th e  f ai lu r e  p r e d ictio n   task .   T h e  tr ain i n g   o f   th e   C NN  m o d el  en co m p ass es  v ar io u s   s tag es :  tr an s f o r m in g   tab u lar   d ata   to   s im u late  a  2 D   g r i d   lay o u t,  with   f ea tu r es  r ep r esen ted   as  ch an n els.  Mo d el  i n itializatio n - r an d o m izin g   t h e  weig h ts   o f   th e  C NN   f o r   th e  co n v o lu tio n al   k er n els  a n d   f u lly   co n n ec ted   la y er s .   Fo r wa r d   p r o p ag at i o n — th is   p r o ce s s   en tails   tr an s m itti n g   in p u t  d ata  th r o u g h   th e  C NN  ar ch itectu r e  to   ca lcu late  th e  o u t p u t  p r o b ab ilit ies  o r   lab els  [ 2 2 ] .   L o s s   ca lcu latio n :  ev alu ates   m o d el   p r e d ictio n s   a g ain s t  ac tu al  lab els  a n d   c o m p u tes  a  lo s s   f u n ctio n ,   s u ch   as   cr o s s - en tr o p y   lo s s ,   wh ich   q u an tifie s   th e  er r o r .   B ac k p r o p ag atio n   e n tails   ca lcu latin g   th e  g r ad ien ts   o f   th e   lo s s   f u n ctio n   co n ce r n i n g   m o d el  p ar am eter s   b y   b ac k tr a ck in g ,   f o llo wed   b y   weig h t  u p d ates  u tili zin g   a n   o p tim izatio n   tech n i q u e   s u ch   as  s to ch asti c  g r ad ien t  d escen t  [ 2 3 ] .   I ter ativ e  tr ain i n g :  r ep ea tin g   s tep s   3   to   5   f o r   m o r e  th a n   o n e  ep o ch   u n til  m o d e l   co n v er g en ce ,   o r   m a x im al  p er f o r m an ce   o n   v alid atio n   d ata  is   ac h iev ed   [ 2 4 ] .     2 . 5 .     K er nel su pp o rt   v ec t o r  m a chines   SVM   alg o r ith m   is   a  r o b u s t  m ac h in e  lear n in g   m eth o d   th at  i s   ca p ab le  o f   h an d lin g   lin ea r   as  well  a s   non - lin ea r   class if icatio n   task s   [ 2 5 ] .   Ker n el   SVM  was  ap p li ed   to   m o d el  n o n - lin ea r   r elatio n s h ip s   v ia  im p licit   f ea tu r e  tr an s f o r m atio n   in to   h ig h er - d im en s io n al  s p ac e  [ 2 6 ] .   T h e  k er n el  tr ick   av o id s   ex p licit  co o r d in ate   co m p u tatio n ,   r ed u cin g   c o m p u t atio n al  co m p lex ity .   T h e  r ad ial   b asis   f u n ctio n   ( R B F)  k er n el   i s   u s ed   as in   ( 1 ) .     ( , ) = e xp ⁡ ( − ‖ − ‖ 2 )   ( 1 )     T h is   ch o ice  b alan ce s   f lex ib ilit y   an d   g en er aliza tio n ,   ca p tu r in g   co m p lex   d ec is io n   b o u n d a r ies  wh ile  m itig atin g   o v er f itti n g .   T h e  h y p er p a r am eter     co n tr o ls   s en s itiv ity   to   in ter - s am p le  d is tan ce s ,   o p tim ized   v ia   cr o s s - v alid atio n .   C o m p ar e d   to   lin ea r   SVM,   R B F - k er n el   SVM  b etter   ex p lo its   n o n - lin ea r   p atter n s   in   th e   Me tr o PT - 3   d ataset.   Un lik e   n o n lin ea r   SVM  wh ich   m ay   h av e   s o m e  ad v an tag es  o v er   s im p le   r elatio n s h ip s   lin ea r   SVM  i s   p r ef er r ed   b ec au s e  it  is   s im p le  an d   p r ec is e.   T h e  ta s k   o f   h y p e r p ar am eter   tu n in g   f o r   th e  SVM  m o d el  in v o lv ed   m ain ly   s ee k in g   f o r   t h e  b est  v alu e  o f   th e  p ar am ete r   ‘ C ’ .   B y   s y s tem atica lly   ad ju s tin g   th e  ‘ C ’   v al u es  an d   ev alu atin g   h o w  th ey   af f e cted   th e  ac cu r ac y ,   th er e  ap p e ar ed   to   b e  a  co n s tan t  p atter n   o f   h ig h er   ac cu r ac y   lev els  b ein g   attain ed   with   i n cr ea s ed   v alu es  o f   ‘ C ’ .   A   s y s tem atic  g r id   s ea r ch   is   p er f o r m ed   t o   tu n e  t h e   r eg u lar izatio n   p ar am eter   ca n d   th e  k er n el  c o ef f icien t  .   T h e  r an g es  ex p l o r ed   wer e  C ∈ {0 . 1 ,   1,   10,   1 0 0 ,   1 0 0 0 }  an d   γ ∈ {0 . 0 0 1 ,   0 . 0 1 ,   0 . 1 ,   1 }.   T h e  o p tim a l   co n f ig u r atio n   s elec ted   b ased   o n   v alid atio n   p er f o r m a n ce   was  C   =1 , 0 0 0   an d   γ   =0 . 0 1 .   B alan cin g   th e  tr ad e - o f f   b etwe en   m ar g in   m ax im izatio n   an d   class if icatio n   er r o r   [ 2 7 ] .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  r esu lts   s h o wed   th at  th e  a d v an ce d   m o d els,  esp ec ially   C NN,   o u tp er f o r m ed   tr ad itio n al   m eth o d s .   C NN  ac h iev ed   th e  b est p er f o r m an ce   with   a  p r ec is io n   o f   0 . 9 5 ,   r ec all  o f   0 . 9 4 ,   F1 - s co r e  o f   0 . 9 4 ,   an d   AUC - R OC   o f   0 . 9 6 .   T h is   h ig h lig h ts   C NN ' s   ab il ity   to   ca p tu r e  th e  co m p lex   an d   n o n - lin ea r   r elatio n s h ip s   in   th e  d ata.   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C u ttin g - ed g e  a l g o r ith ms fo r   r elia b le  fa ilu r e  p r ed ictio n   in   m etro   tr a in   s ystem s   ( S a n a   C h a k r i )   2273   d is cu s s io n   an aly ze s   th e   im p li ca tio n s   f o r   th e   m etr o   in d u s tr y   in   ter m s   o f   ad o p tin g   m o r e  ef f ec tiv e  p r ed ictiv e   m ain ten an ce   s tr ateg ies.     3 . 1 .    Resul t s   Mu ltip le  m ac h in e  lear n in g   m o d els  wer e  ass es s ed   f o r   th eir   ef f icac y   in   f o r ec asti n g   p r o b lem s   in   m etr o   tr ain   s y s tem   p er f o r m an ce .   T h e  an aly s is   co n d u cted   to   ass ess   th e  im p o r tan t  m etr ics  o f   th ese  m o d els,  in clu d in g   p r ec is io n ,   r ec all ,   F1 - s co r e ,   an d   AUC - R O C ,   h as  b ee n   p er f o r m ed   u s in g   th e  p r o v id ed   d ataset.   Ad d itio n ally ,   th e   C NN  wa s   ev alu ated   ag ain s t  MSE   to   ascer tain   its   ef f icac y   in   ca p tu r in g   th e  i n tr in s ic  p a tter n s   o f   a  d ataset,   h en ce   ass ess in g   its   r eg r ess io n   ca p ab ilit ies.  T h e  r esu lts   o f   th e  m etr ics ar e  p r esen ted   in   T ab le   1 .       T ab le  1 .   Me tr ics f o r   m o d els u s ed   M o d e l   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   AUC - R O C   M S E   G B M   0 . 9 1   0 . 8 9   0 . 9 0   0 . 9 2   -   C N N   0 . 9 5   0 . 9 4   0 . 9 4   0 . 9 6   0 . 1 2   K e r n e l   S V M   0 . 9 3   0 . 9 2   0 . 9 2   0 . 9 4   -       T h e  C NN  m o d el  attain s   s u p e r io r   p e r f o r m an ce   ac r o s s   all  m etr ics:   ac cu r ac y   ( 0 . 9 5 ,   9 5 %  c o n f id en ce   in ter v als  ( CI ) :  [ 0 . 9 2 ,   0 . 9 8 ] ) ,   r ec all  ( 0 . 9 4 ,   9 5 %  C I :  [ 0 . 9 1 ,   0 . 9 7 ] ) ,   F1 - s co r e  ( 0 . 9 4 ,   9 5 %  C I :  [ 0 . 9 1 ,   0 . 9 7 ] ) ,   a n d   AUC - R O C   ( 0 . 9 6 ,   9 5 %  C I :  [ 0 . 9 4 ,   0 . 9 8 ] ) .   Sig n if ican tly ,   o n l y   th e  C NN  m o d el  y ield s   MSE   f in d in g s   ( 0 . 1 2 ,   CI   at  9 5 %:  [ 0 . 1 0 ,   0 . 1 4 ] ) ,   i n d icatin g   r o b u s t r eg r ess io n   ca p ab ilit ies.  Mo r eo v er ,   a n   a n aly s is   o f   th e  9 5 %  C I   r ev e als  th at  th e  C I   o f   th e  C NN  m o d el  [ 0 . 9 4 ,   0 . 9 8 ]   f o r   th e  AUC - R OC   m etr ic  d o es  n o t  in ter s ec t  with   th at  o f   th e  GB M   m o d el  [ 0 . 8 9 ,   0 . 9 5 ] .   T h e  a b s en ce   o f   o v er la p   s ig n if ies  a  s tatis tically   s ig n if ican t  d is p ar ity   in   p e r f o r m an ce ,   af f ir m in g   th at  t h e  C NN  ar ch it ec tu r e  o f f er s   e n h an ce d   p r ed ict iv e  p o te n tial  r elativ e  t o   th e   en s em b le  tr ee - b ased   tech n iq u e  f o r   th is   p ar ticu lar   d ataset.   A   p air ed   W ilco x o n   s ig n ed - r an k   test   is   co n d u cted   to   ev al u ate    th e  s tatis tical  s ig n if ican ce   o f   th e  d if f er e n ce s   b y   c o m p ar i n g   th e  AUC - R OC   s co r es  d er iv ed   f r o m   th e  5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   r u n s .   T h e  test   estab lis h ed   th at  t h e  C NN  m o d el  m ar k ed ly   s u r p ass es  th e  G B M  m o d el  ( W   = 1 5 ,   p   =0 . 0 4 3 ,   α   =0 . 0 5 ) ,   o f f er in g   c o m p ellin g   ev id e n ce   th at  th e  n o ted   p er f o r m an ce   en h an ce m e n t  is   n o t  attr ib u tab le  to   r an d o m   v ar iatio n .   T h ese  r esu lts   illu s tr ate  th e  ef f icac y   o f   th e   C NN  ar ch itectu r e  in   co llectin g   in tr icate     non - lin ea r   p atter n s   th r o u g h   co n v o lu tio n al  an d   p o o lin g   lay er s .   T h is   v alid ates  its   ca p ac ity   to   in ter p r et  i n tr icate   p atter n s   in   Me tr o PT - 3 ,   u tili zin g   co n v o lu tio n al  an d   p o o lin g   lay er s   as  f u n d am en tal  elem e n ts .   An o th er   m o d el   d em o n s tr atin g   ex ce p tio n al  p e r f o r m an ce   is   GB M,   ac h iev in g   an   F1 - s co r e   o f   0 . 9 0   ( 9 5 %  C I : [ 0 . 8 7 ,   0 . 9 3 ] )   a n d   a n   AUC - R O C   o f   0 . 9 2   ( 9 5 %  C I :  [ 0 . 8 9 ,   0 . 9 5 ] ) .   T h e  GB Ms  ar e  p r o f icien t  in   co n s tr u ctin g   p r ed ictio n   m o d els  b y   u tili zin g   en s em b les  o f   d ec is io n   tr ee s ,   ad ep tly   m an ag in g   in tr icate   d ata  lin k ag es.  T h e  k er n e l   SVM  m o d el  h as   co m m en d a b le  p er f o r m a n ce ,   a ch iev in g   a n   F1 - s co r e   o f   0 . 9 2   ( 9 5 %  C I :  [ 0 . 8 9 ,   0 . 9 5 ] )   a n d   a n   AUC - R O C   o f   0 . 9 4   ( 9 5 %  C I :  [ 0 . 9 1 ,   0 . 9 7 ] ) .   T h e   k er n el  f u n ctio n   en a b les  k er n el  SVM  to   p r o f icien tly   m o d el   n o n - lin ea r   b o u n d ar ies,   m ak in g   it  s u itab le   f o r   th is   cla s s if icatio n   p r o b lem .   Fig u r e  3   p r esen ts   th e  co n f u s io n   m atr ic es  f o r   th e   C NN  an d   GB M,   o f f er in g   a  d etailed   p er f o r m an ce   an aly s is   an d   a  d ir ec t  v is u al  co m p ar is o n   o f   v ar io u s   er r o r   k in d s ,   wh ile   Fig u r e  4   p r esen ts   a  co m p ar a tiv e  b ar   ch ar t  o f   k ey   class if icatio n   m etr ics — p r ec is io n ,  r ec all ,   F1 - s co r e ,   an d   AUC - R O C — ac r o s s   th e  G B M ,   C NN,   an d   SVM.   T o g eth er ,   th ese  f ig u r es  o f f er   co m p r eh e n s iv e  in s ig h t  in to   th e  m o d els'   er r o r   p r o f iles   an d   r ela tiv e  s tr en g th s ,   co m p lem e n tin g   th e  ag g r eg ated   m etr ics  in   T ab le  1   to   id en tify   th e   m o s t r o b u s t m o d el  f o r   m etr o   tr ain   f ailu r e  p r ed ictio n .           Fig u r e  3 .   C o n f u s io n   m atr ices f o r   th e  C NN  an d   GB M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 2 6 9 - 2 2 7 7   2274       Fig u r e  4 .   C o m p a r ativ e  p e r f o r m an ce   o f   m ac h in e  lear n in g   m o d els       3 . 2 .    Dis cus s io n   T h e   in v esti g atio n   in d icate s   th at  r o b u s t  lin ea r   c o r r elatio n s   w ith in   th e  Me tr o PT - 3   d ataset  en h an ce   th e   d if f er en tiatio n   o f   f ailu r e  ca s es,  allo win g   co n v en tio n al  m o d els  s u ch   as   lin ea r   SVM s   to   f u n ctio n   ef f ec tiv ely .   T h e  ex ce p tio n al  p er f o r m an ce   o f   ad v an ce d   m o d els  ( GB M,   C NN,   an d   k er n el   SVM)   h ig h li g h ts   th eir   ca p ac ity   to   d is ce r n   in tr icate   u n d er ly in g   s t r u ctu r es.  T h is   r o b u s tn ess   d ep en d s   s ig n if ican tly   o n   ap p r o p r iate  p r ep r o ce s s in g :  f ea tu r e  s ca lin g   m ain tain ed   u n if o r m   co n tr ib u tio n   ac r o s s   v ar iab les,  wh ile  L ASS O   r eg u lar izatio n   en h an ce d   m o d el  p er f o r m a n ce   b y   r em o v in g   ir r elev an t  f ea t u r es.  T h e   s i g n if ic an t  c o n n ec ti o n s   i d e n t if ie d   ac r o s s   v a r ia b l es   war r a n t   th e   el im i n ati o n   o f   t h e   n aï v e  B ay es   cl ass i f ie r ,   w h ic h   p r es u m es  in d ep e n d en ce ,   i n   f a v o r   o f   m o d el ’ s   a d e p t  at  m a n ag in g   d e p e n d e n ci es,   s u ch   as   GB M   a n d   C N N.   T h e  k er n e l  SV M  s h o w n   s i g n if i ca n t   e f f ic ac y   ( F 1 - s c o r e:   0 . 9 2 ,   AUC - R OC :   0 . 9 4 )   b y   a d e p tl y   r ep r ese n ti n g   n o n - l in ea r   d e cisi o n   b o u n d a r i es t h r o u g h   th e  k e r n el   f u n c ti o n .   T h u s ,   i t   i s   n o t e d   t h a t   t h e   m o r e   s o p h i s ti c a t e d   m o d e ls ,   p a r t i c u lar l y   C N N ,   o u t p e r f o r m   o t h e r   c o n v e n t i o n a l   m o d e l s   i n   f o r e c a s t i n g   f a i l u r es   r e l a t e d   t o   t h e   m e t r o   t r ai n   s y s t em .   T h i s   i n d i c a te s   t h at   d e e p   l e ar n i n g   a p p r o a c h e s   a r e   h i g h l y   e f f e c t i v e   f o r   a d d r e s s i n g   s u c h   d i f f i c u l t i es ,   as   t h e y   f ac i l i ta t e   t h e   i d e n t i f i c at i o n   o f   c o m p l e x   p a t t e r n s   a n d   r e l a t i o n s h i p s   w i t h i n   d at a .   T h e   r e s u l ts   c o r r es p o n d   w i t h   r e ce n t   r e s e a r c h   b y   Da v a r i   et   a l .  [ 4 ]   a n d   S i m o n e   et   a l .  [ 1 0 ] ,  w h i c h   a ls o   e m p h a s i ze   t h e  a d v a n t a g e s   o f   d e e p   le a r n i n g   t ec h n i q u e s   c o m p a r e d   t o   c o n v en t i o n a l   m et h o d s   f o r   p r e d i c t i v e   m a i n t e n a n c e   i n   r a i lw a y   s y s te m s .   W h i l e   S i m o n e   et   a l .   [ 1 0 ]   c o n c e n t r a t e d   o n   l o n g   s h o r t ‑ t e r m   m e m o r y   ( L S T M )   a r c h it e c t u r es ,   o u r   a n a ly s i s   d e m o n s t r a te s   t h a t   1 D - C NN s   s e r v e   as   a   h i g h l y   e f f e ct i v e   o p t i o n   f o r   c a p t u r i n g   l o c a l   d e p e n d e n c i es   i n   h i g h - d im e n s i o n a l   s e n s o r   d a ta .   C N N   d e m o n s t r a t es   e n h a n c e d   p e r f o r m a n c e   ( F 1   = 0 . 9 4 )   b u t   r e q u i r e s   5 . 4   t i m e s   t h e   t r a i n i n g   d u r a t i o n   ( 4 5 . 7   m i n u t e s )   a n d   h a s   a   m e m o r y   n e e d   1 3   t i m e s   g r e a t e r   ( 1 5 . 8   M B )   t h a n   k e r n e l   S V M  ( 8 . 5   m i n u t e s ,   1 . 2   M B ,   F 1   = 0 . 9 2 ) .   I n   r e s o u r c e - li m i t e d   e d g e   d e p l o y m e n ts ,   s u ch   a s   o n - b o a r d   t r a i n   m o n i t o r i n g   s y s t e m s   w i t h   r es t r i ct e d   c o m p u t a t i o n a l   c a p a b i l i t y ,   GB M   p r o v i d e s   a n   o p t i m a l   e q u i l i b r i u m ,   c o m p r o m i s i n g   m e r e l y   4 . 2 %   ac c u r a c y   w h i l e   d e c r e as i n g   t r a i n i n g   d u r a t i o n   b y   7 3 %   ( 1 2 . 3   m i n u t e s )   a n d   m e m o r y   c o n s u m p t i o n   b y   7 8 %   ( 3 . 5   M B ) .   F o r   u l t r a - l o w - l at e n c y   a p p l i c a ti o n s   n e c es s i t a ti n g   s u b - 3 m s   i n f e r e n c e ,   k e r n el  S V M   ( 2 . 3   m s )   s u r p a s s e s   C NN  ( 5 . 4   m s )   b y   5 7 % ,   r e n d e r i n g   i t   m o r e   s u i t a b l e   f o r   r e a l - t i m e   ala r m   s y s te m s   w h e r e  p r o m p t   r e s p o n s e   is   es s e n t i a l .   T h e s e   f i n d i n g s   i n d i c a te   t h a t   m o d e l   s el e c ti o n   m u s t   c o n s i d e r   o p e r a t i o n a l   r es t r i ct i o n s .   C N Ns   e x c el   i n   o f f l i n e - c e n t r al i z e d   a n a l y ti c s ,   w h e r e as   s i m p l e r   m o d e l s   a r e   c r u ci a l   f o r   d is t r i b u t e d ,   r e al - t i m e  i n d u s t r i a l   a p p l i c at i o n s   w h e r e   co m p u t a t i o n a l   e c o n o m y   c o m p e te s   w it h   p r e d i c t i o n   a cc u r a c y .   C o n s eq u en tly ,   th e   f in d in g s   p o s s ess   ap p licab ilit y   with in   th e  m etr o   i n d u s tr y ,   wh er e  t h e  cr ea ted   p r ed ictiv e  m o d els  co u ld   b e  u tili ze d   in   o p er atio n s   to   im p lem en t  p r o ac tiv e  m ain te n an c e  m ea s u r es.  Pre cise  f ailu r e  f o r ec asts   f ac ilit ate  th e  ap p r o p r iate  d is tr ib u tio n   o f   m a in ten an ce   r eso u r ce s ,   h e n ce   im p r o v in g   o p er atio n al   ef f icien cy .   Mo r eo v e r ,   p ass en g er   s af ety   is   im p r o v ed   th r o u g h   an ticip ato r y   a n d   p r ev en tiv e   m ea s u r es  th r o u g h o u t   tr av el  to   g u ar a n tee  a  s ea m less   ex p er ien ce   at  all  tim es.  T h e   r esear ch   f in d in g s   in d icate   th at  th e  ev alu ated   m ac h in e  lear n i n g   m o d els  y iel d   f av o r ab le  o u tco m es  f o r   p r ed ictin g   f ailu r es  in   m etr o   r ail  s y s tem s .   T h e  ex is tin g   m eth o d   f u n ctio n s   with o u t  a  f r am ewo r k   f o r   r ep r esen tin g   te m p o r al  d ata.   Pre d ictio n   o u tco m es  wo u ld   en h an ce   b y   s eq u en tial  d ata  an aly s is   o f   s en s o r   d ata  wh en   tim e - s er ies  an aly s is   tech n iq u es  ar e  em p lo y ed .   Seco n d ly ,   im p r o v in g   th e  in ter p r etab ilit y   o f   m o d els  s u ch   as  C NNs  co n tin u es  to   p o s e  a  ch allen g e.   C o m p r eh en d in g   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C u ttin g - ed g e  a l g o r ith ms fo r   r elia b le  fa ilu r e  p r ed ictio n   in   m etro   tr a in   s ystem s   ( S a n a   C h a k r i )   2275   m o d el' s   p r ed ictiv e  attr ib u tes  will  f ac ilit ate  th e  estab lis h m en t  o f   tr u s t  an d   th e   f o r m u latio n   o f   e n h an ce d   m ain ten an ce   s tr ateg ies.  T h e  id en tifie d   s h o r tco m i n g s   o f   e x is tin g   f ailu r e  p r ed ictio n   s y s tem s   m u s t b e  r ec tifie d   in   f u tu r e  r esear c h   to   d e v elo p   m o r e  d ep en d ab le  an d   ef f ec tiv e  p r e d ictio n   s y s tem s   [ 2 8 ] ,   [ 2 9 ] .   T h e  u s e   o f   f ailu r e   p r e d ictio n   m o d els  also   p r esen ts   s ev er al   eth ical  im p licatio n s .   T h e   s y s tem   m u s t  h av e  a n   eq u itab le  m ain te n an ce   p r ed ictio n   f r am ewo r k   th a t  av o id s   b ias  to war d s   p a r ticu lar   m etr o   s y s tem   r eg io n s   o r   p ass en g er   d e m o g r a p h ics.  User s   r eq u ir e  s y s tem   in f o r m atio n   r eg ar d in g   d ec is io n - m ak in g   alg o r ith m s   an d   th e   id en tific atio n   o f   p o te n tial  b iases   to   f o s ter   tr u s t  a n d   ac co u n tab ilit y   i n   th ese  s y s t em s .   An   e x h au s tiv e  eth ical  f r am ewo r k   m u s t  b e   d ev elo p e d   to   estab lis h   ap p r o p r iate  g u id elin es  f o r   th e  u tili za tio n   o f   th ese   tech n o lo g ies,  e n s u r in g   th e y   b en ef it  all  s tak eh o l d er s   p o s itiv ely   [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   Alth o u g h   C NNs  p r o v i d e  en h an ce d   p er f o r m an ce ,   th e y   en tail  g r e ater   co m p u tin g   ex p e n s es  r elativ e  to   GB M  o r   SVM,   p o ten tially   p o s in g   a  lim itatio n   f o r   lo w - p o we r   em b ed d ed   s y s tem s .   Mo r eo v er ,   th e   o p aq u e  c h ar ac ter is tics   o f   d ee p   lear n in g   p r esen t  a   s ig n if ican t  o b s tacle   to   in d u s tr ial  u s e.   Fu tu r e  im p lem en tatio n s   co u ld   in co r p o r ate  ex p lai n a b ilit y   f r am ewo r k s   s u ch   as  S h ap ley   ad d itiv e   ex p l an atio n s   ( SHAP )   to   f u r n is h   m ain ten an ce   team s   with   in ter p r etab le  in s ig h ts   o n   th e  r atio n ale  b e h in d   s p ec if ic  f ailu r e  p r ed ictio n s ,   h en ce   b o ls ter in g   f aith   i n   th e  au t o m ated   s y s tem .       4.   CO NCLU SI O N   T h r o u g h   th e  u tili za tio n   o f   th e   Me tr o PT - 3   d ataset,   th is   s tu d y   in v esti g ated   th e   d eg r ee   to   wh i ch   v a r io u s   m ac h in e  lear n in g   tech n i q u es  a r e  ab le   to   ac cu r ately   f o r ec ast  p r o b lem s   i n   m et r o   t r ain   s y s te m s .   Desp ite  th e  f ac t  th at  s im p le  m o d els  lik e  S VM s   d o   q u ite  well  wh en   d ea lin g   with   lin ea r   r elatio n s h ip s ,   th e  f in d in g s   d em o n s tr ated   t h at  m o r e  c o m p licated   an d   d ee p   lear n in g   d esi g n s   p er f o r m   s ig n if ican tly   b ett er   wh en   it  co m es  t o   p r ed ictio n .   W ith   an   F1 - s co r e   o f   0 . 9 4   an d   an   AUC - R OC   o f   0 . 9 6 ,   th e  1 D - C NN  m o d el  in   p ar ticu lar   d i d   ex ce p tio n ally   well  ac r o s s   all  t y p es o f   test s .   T h is   d em o n s tr at es th at  it  is   s u p er io r   to   GB M s   an d   k er n el  SVM s   in   ter m s   o f   its   ab ilit y   to   co m p r eh en d   in tr icate   d ata  lin k ag es.  A  f u r th er   f in d in g   m ad e  b y   th e  r e s ea r ch er s   was  th at   th e  s elec tio n   o f   f ea tu r es  u s in g   L ASSO   r eg u lar izatio n   is   e s s en tial  f o r   m in im izin g   th e  a m o u n t  o f   d ata  an d   tr ain in g   tim e  r e q u ir ed   with o u t   co m p r o m is in g   ac cu r ac y .   T h e s e  f in d in g s   h av e  o b v i o u s   ap p l icatio n s   in   th e  r ea l   wo r ld :  th e   u tili za tio n   o f   th ese   p r ed ictiv e   m o d els  en ab les  a   s h if t  awa y   f r o m   ad d r ess in g   is s u es  af ter   th e y   h av e   o cc u r r e d   an d   to war d   p r ev e n tin g   th em .   T h is   r esu lts   in   a  s ig n if ican t  im p r o v em en t   in   t h e  u tili za tio n   o f   r eso u r ce s   an d   an   i n cr ea s e  in   p ass en g er   s af ety .   T h e  r esear c h   d o es  h av e  s ev er al  lim itatio n s ,   s u ch   as  th e  ab s en ce   o f     tim e - b ased   s eq u en ce   m o d elin g   an d   th e  d if f icu lty   in   c o m p r eh en d in g   h o w  d ee p   lear n i n g   m o d els’   f u n cti o n .     T h e  p r im a r y   ar ea s   o f   f o cu s   f o r   f u tu r e   r esear ch   will  b e   th e  cr ea tio n   o f   c o m b in atio n   d esig n s ,   s u ch   a s     C NN - L STM ,   in   o r d er   t o   m ak e  g r ea ter   u s e  o f   t h e  tim e - b ase d   p ar t  o f   th e   d ata,   a n d   th e   ad d itio n   o f   f r am ewo r k s   th at  ex p lain   th e  m o d els,  s u ch   as  SHA P,  in   o r d er   to   p r o v id e  m ain ten an ce   team s   with   in f o r m atio n   th at  is   b o th   u n d er s tan d a b le  an d   o p er atio n a l.       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   San a  C h ak r i   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   Nao u al  Mo u h n i       ✓       ✓   ✓     ✓   ✓           Fao u zia  E n n aa m a           ✓     ✓   ✓   ✓   ✓             C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 2 6 9 - 2 2 7 7   2276   DATA AV AI L AB I L I T Y   T h e  d ata  th at  s u p p o r t  th e  f i n d in g s   o f   t h is   s tu d y   ar e  o p e n ly   av ailab le  in   UC I   m ac h in e  lear n in g   r ep o s ito r y   at  h ttp s ://ar ch iv e. ic s . u ci. ed u /d ataset/7 9 1 /m etr o p t +3 +d ataset.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   N .   D a v a r i ,   B .   V e l o so ,   R .   P .   R i b e i r o ,   a n d   J .   M .   P .   D .   G a ma ,   “ D e t e c t i n g   a n d   e x p l a i n i n g   a n o ma l i e s  i n   t h e   a i r   p r o d u c t i o n   u n i t   o f   a   t r a i n , ”   i n   Pro c e e d i n g s  o f   t h e   3 9 t h   AC M/ S I G AP P  S y m p o si u m   o n   Ap p l i e d   C o m p u t i n g ,   A p r .   2 0 2 4 ,   p p .   3 5 8 – 3 6 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 6 0 5 0 9 8 . 3 6 3 5 9 0 6 .   [ 2 ]   H .   S u n   e t   a l . ,   “ P r e v e n t i v e   ma i n t e n a n c e   o p t i m i z a t i o n   f o r   k e y   c o mp o n e n t s   o f   su b w a y   t r a i n   b o g i e   w i t h   c o n s i d e r a t i o n   o f   f a i l u r e   r i s k , ”   En g i n e e ri n g   F a i l u r e   A n a l y si s ,   v o l .   1 5 4 ,   D e c .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n g f a i l a n a l . 2 0 2 3 . 1 0 7 6 3 4 .   [ 3 ]   S .   C h a k r i ,   N .   M o u h n i ,   a n d   F .   E n n a a ma ,   “ E x p l o r i n g   t h e   f r o n t i e r s  o f   t r a j e c t o r y   o u t l i e r   d e t e c t i o n :   a n   i n - d e p t h   r e v i e w   a n d   c o m p a r a t i v e   a n a l y si s , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r  En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   5 ,   p p .   5 9 8 4 – 5 9 9 7 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 4 i 5 . p p 5 9 8 4 - 5 9 9 7 .   [ 4 ]   N .   D a v a r i ,   B .   V e l o s o ,   R .   P .   R i b e i r o ,   P .   M .   P e r e i r a ,   a n d   J.  G a ma ,   “ P r e d i c t i v e   m a i n t e n a n c e   b a se d   o n   a n o ma l y   d e t e c t i o n   u s i n g   d e e p  l e a r n i n g   f o r   a i r   p r o d u c t i o n   u n i t   i n   t h e   r a i l w a y   i n d u st r y , ”   i n   2 0 2 1   I E EE   8 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   D a t a   S c i e n c e   a n d   Ad v a n c e d   An a l y t i c s   ( D S A A) ,   O c t .   2 0 2 1 ,   p p .   1 – 10 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / D S A A 5 3 3 1 6 . 2 0 2 1 . 9 5 6 4 1 8 1 .   [ 5 ]   B .   V e l o s o ,   R .   P .   R i b e i r o ,   J.  G a m a ,   a n d   P .   M .   P e r e i r a ,   “ T h e   M e t r o P T  d a t a s e t   f o r   p r e d i c t i v e   ma i n t e n a n c e , ”   S c i e n t i f i c   D a t a ,   v o l .   9 ,   n o .   1 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 7 - 0 2 2 - 0 1 8 7 7 - 3.   [ 6 ]   A .   N a t e k i n   a n d   A .   K n o l l ,   “ G r a d i e n t   b o o st i n g   ma c h i n e s,  a   t u t o r i a l , ”   Fr o n t i e rs  i n   N e u ro r o b o t i c s ,   v o l .   7 ,   2 0 1 3 ,     d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f n b o t . 2 0 1 3 . 0 0 0 2 1 .   [ 7 ]   Z.   L i ,   F .   Li u ,   W .   Y a n g ,   S .   P e n g ,   a n d   J.  Z h o u ,   “ A   s u r v e y   o f   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s :   a n a l y si s,   a p p l i c a t i o n s,  a n d   p r o sp e c t s,”   I EEE  T r a n sa c t i o n s   o n   N e u r a l   N e t w o rks   a n d   L e a r n i n g   S y st e m s ,   v o l .   3 3 ,   n o .   1 2 ,   p p .   6 9 9 9 – 7 0 1 9 ,   D e c .   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N LS. 2 0 2 1 . 3 0 8 4 8 2 7 .   [ 8 ]   N .   D e h a k ,   R .   D e h a k ,   P .   K e n n y ,   a n d   P .   D u m o u c h e l ,   “ C o m p a r i s o n   b e t w e e n   f a c t o r   a n a l y s i s   a n d   G M M   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e s   f o r   s p e a k e r   v e r i f i c a t i o n , ”   i n   O d y s s e y   2 0 0 8 :   T h e   S p e a k e r   a n d   L a n g u a g e   R e c o g n i t i o n   W o r k s h o p   S t e l l e n b o s c h ,   S o u t h   A f r i c a ,   2 0 0 8 ,   p p .   1 - 5 .   [ 9 ]   S .   C h a k r i   a n d   N .   M o u h n i ,   “ T i me - ser i e s  n e u r a l   n e t w o r k   p r e d i c t i o n s   u si n g   LSTM   f o r   c l u s t e r i n g   a n d   f o r e c a st i n g   G P S   d a t a   o f   b i r d   i mm i g r a t i o n , ”   i n   2 0 2 4   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   G l o b a l   Ae r o n a u t i c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   S a t e l l i t e   T e c h n o l o g y   ( G A S T ) ,    A p r .   2 0 2 4 ,   p p .   1 – 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / G A S T6 0 5 2 8 . 2 0 2 4 . 1 0 5 2 0 7 6 4 .   [ 1 0 ]   L.   D .   S i m o n e   e t   a l . ,   “ LSTM - b a s e d   f a i l u r e   p r e d i c t i o n   f o r   r a i l w a y   r o l l i n g   st o c k   e q u i p m e n t , ”   Ex p e r t   S y s t e m s  w i t h   Ap p l i c a t i o n s ,    v o l .   2 2 2 ,   J u l .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e s w a . 2 0 2 3 . 1 1 9 7 6 7 .   [ 1 1 ]   V .   S .   S p e l me n   a n d   R .   P o r k o d i ,   “ A   r e v i e w   o n   h a n d l i n g   i m b a l a n c e d   d a t a , ”   i n   2 0 1 8   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C u rre n t   T r e n d s  t o w a r d s  C o n v e r g i n g   T e c h n o l o g i e s   ( I C C T C T ) ,   M a r .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 11 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C T C T. 2 0 1 8 . 8 5 5 1 0 2 0 .   [ 1 2 ]   A .   T a w a k u l i ,   B .   H a v e r s,   V .   G u l i s a n o ,   D .   K a i s e r ,   a n d   T .   En g e l ,   “ S u r v e y : T i me - seri e s d a t a   p r e p r o c e ssi n g :   a   s u r v e y   a n d   a n   e m p i r i c a l   a n a l y si s , ”   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   Re s e a r c h ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   6 7 4 – 7 1 1 ,   J u n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j e r . 2 0 2 4 . 0 2 . 0 1 8 .   [ 1 3 ]   N .   P u d j i h a r t o n o ,   T.   F a d a so n ,   A .   W .   K . - Li e h r ,   a n d   J.   M .   O ’ S u l l i v a n ,   “ A   r e v i e w   o f   f e a t u r e   s e l e c t i o n   m e t h o d s   f o r   m a c h i n e   l e a r n i n g - b a s e d   d i se a se  r i sk   p r e d i c t i o n , ”   Fro n t i e rs i n   Bi o i n f o rm a t i c s ,   v o l .   2 ,   Ju n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f b i n f . 2 0 2 2 . 9 2 7 3 1 2 .   [ 1 4 ]   P .   R .   A n u k r i sh n a   a n d   V .   P a u l ,   “ A   r e v i e w   o n   f e a t u r e   se l e c t i o n   f o r   h i g h   d i men s i o n a l   d a t a , ”   i n   2 0 1 7   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n v e n t i v e   S y s t e m s  a n d   C o n t r o l   ( I C I S C ) ,   Ja n .   2 0 1 7 ,   p p ,   1 – 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I S C . 2 0 1 7 . 8 0 6 8 7 4 6 .   [ 1 5 ]   V .   K .   A y y a d e v a r a ,   “ G r a d i e n t   b o o s t i n g   ma c h i n e , ”   i n   Pro   M a c h i n e   L e a r n i n g   A l g o r i t h m s ,   B e r k e l e y ,   C a l i f o r n i a :   A p r e ss ,   2 0 1 8 ,     p p .   1 1 7 – 134 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 1 - 4 8 4 2 - 3 5 6 4 - 5 _ 6 .   [ 1 6 ]   M .   M .   Ö z t ü r k ,   “ C o m p a r i n g   h y p e r p a r a met e r   o p t i m i z a t i o n   i n   c r o ss -   a n d   w i t h i n - p r o j e c t   d e f e c t   p r e d i c t i o n :   a   c a se   st u d y , ”   Ar a b i a n   J o u rn a l   f o r  S c i e n c e   a n d   En g i n e e r i n g ,   v o l .   4 4 ,   n o .   4 ,   p p .   3 5 1 5 – 3 5 3 0 ,   A p r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 3 3 6 9 - 018 - 3 5 6 4 - 9.   [ 1 7 ]   C .   B e n t é j a c ,   A .   C s ö r g ő ,   a n d   G .   M .   M u ñ o z ,   “ A   c o m p a r a t i v e   a n a l y si s  o f   g r a d i e n t   b o o st i n g   a l g o r i t h ms, ”   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   Re v i e w ,   v o l .   5 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 9 3 7 – 1 9 6 7 ,   M a r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 4 6 2 - 0 2 0 - 0 9 8 9 6 - 5.   [ 1 8 ]   G .   B i a u ,   B .   C a d r e ,   a n d   L.   R o u v i è r e ,   “ A c c e l e r a t e d   g r a d i e n t   b o o s t i n g , ”   M a c h i n e   L e a r n i n g ,   v o l .   1 0 8 ,   n o .   6 ,   p p .   9 7 1 – 9 9 2 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 9 9 4 - 019 - 0 5 7 8 7 - 1.   [ 1 9 ]   R .   Y a n g   e t   a l . ,   “ C N N - LST M   d e e p   l e a r n i n g   a r c h i t e c t u r e   f o r   c o m p u t e r   v i si o n - b a s e d   m o d a l   f r e q u e n c y   d e t e c t i o n , ”   M e c h a n i c a l   S y s t e m s  a n d   S i g n a l   Pr o c e ss i n g ,   v o l .   1 4 4 ,   O c t .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . y mss p . 2 0 2 0 . 1 0 6 8 8 5 .   [ 2 0 ]   A .   B a n s a l ,   V .   A .   A t h a v a l e ,   A .   S i n g h ,   A d i t i ,   M .   A .   S h a h m i r i ,   a n d   K .   D .   S i n g h ,   “ 3 D - C N N   e m p o w e r e d   a ss i st i v e   mac h i n e   l e a r n i n g   mo d e l   f o r   t h e   h e a r i n g   i mp a i r e d , ”   i n   2 0 2 3   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S u st a i n a b l e   Em e r g i n g   I n n o v a t i o n s   i n   En g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y   ( I C S EI ET) ,   S e p .   2 0 2 3 ,   p p .   4 8 7 – 4 9 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S EI ET5 8 6 7 7 . 2 0 2 3 . 1 0 3 0 3 0 4 5 .   [ 2 1 ]   A .   C a sam i t j a n a ,   S .   P u c h ,   A .   A d u r i z ,   a n d   V .   V i l a p l a n a ,   “ 3 D   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s  f o r   b r a i n   t u m o r   se g me n t a t i o n :   a   c o m p a r i so n   o f   mu l t i - r e so l u t i o n   a r c h i t e c t u r e s , ”   i n   Br a i n l e s i o n :   G l i o m a ,   Mu l t i p l e   S c l e r o s i s,   S t ro k e   a n d   T r a u m a t i c   Br a i n   I n j u r i e s ,  S p r i n g e r ,   C h a m,  2 0 1 6 ,   p p .   1 5 0 – 1 6 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 3 1 9 - 5 5 5 2 4 - 9 _ 1 5 .   [ 2 2 ]   A .   K h a n ,   A .   S o h a i l ,   U .   Za h o o r a ,   a n d   A .   S .   Q u r e s h i ,   “ A   s u r v e y   o f   t h e   r e c e n t   a r c h i t e c t u r e s o f   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s, ”   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   Re v i e w ,   v o l .   5 3 ,   n o .   8 ,   p p .   5 4 5 5 – 5 5 1 6 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 4 6 2 - 020 - 0 9 8 2 5 - 6.   [ 2 3 ]   G .   P a t r i n i ,   A .   R o z z a ,   A .   K .   M e n o n ,   R .   N o c k ,   a n d   L.   Q u ,   “ M a k i n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s  r o b u st   t o   l a b e l   n o i se :   a   l o ss  c o r r e c t i o n   a p p r o a c h , ”   i n   2 0 1 7   I E EE   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n   ( C VPR) ,   J u l .   2 0 1 7 ,   p p .   2 2 3 3 – 2 2 4 1 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R . 2 0 1 7 . 2 4 0 .   [ 2 4 ]   P .   P u r w o n o ,   A .   M a ’ a r i f ,   W .   R a h m a n i a r ,   H .   I .   K .   F a t h u r r a h ma n ,   A .   Z .   K .   F r i s k y ,   a n d   Q .   M .   U.   H a q ,   “ U n d e r st a n d i n g   o f   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( C N N ) :   a   r e v i e w , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Ro b o t i c s  a n d   C o n t ro l   S y st e m s ,   v o l .   2 ,   n o .   4 ,     p p .   7 3 9 – 7 4 8 ,   J a n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 1 7 6 3 / i j r c s . v 2 i 4 . 8 8 8 .   [ 2 5 ]   H .   B h a v sar  a n d   M .   H .   P a n c h a l ,   “ A   r e v i e w   o n   s u p p o r t   v e c t o r   ma c h i n e   f o r   d a t a   c l a ssi f i c a t i o n , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   Re se a rc h   i n   C o m p u t e r  En g i n e e ri n g   &   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 ,   n o .   1 0 ,   2 0 1 2 .   [ 2 6 ]   D .   A .   P i s n e r   a n d   D .   M .   S c h n y e r ,   “ S u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e , ”   i n   M a c h i n e   L e a r n i n g ,   Me t h o d s  a n d   A p p l i c a t i o n s  t o   Bra i n   D i s o rd e rs ,  C a m b r i d g e ,   U n i t e d   S t a t e s :   A c a d e mi c   P r e ss ,   2 0 2 0 ,   p p .   1 0 1 – 1 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 0 - 12 - 8 1 5 7 3 9 - 8 . 0 0 0 0 6 - 7.   [ 2 7 ]   R .   G u i d o ,   M .   C .   G r o c c i a ,   a n d   D .   C o n f o r t i ,   “ H y p e r - p a r a m e t e r   o p t i m i z a t i o n   i n   s u p p o r t   v e c t o r   ma c h i n e   o n   u n b a l a n c e d   d a t a set s   u si n g   g e n e t i c   a l g o r i t h ms , ”   i n   O p t i m i za t i o n   i n   A rt i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   D a t a   S c i e n c e s ,   S p r i n g e r ,   C h a m,   2 0 2 2 ,   p p .   3 7 – 47 ,     d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 030 - 9 5 3 8 0 - 5 _ 4 .   [ 2 8 ]   R .   M e y e s,  N .   H ü t t e n ,   a n d   T.   M e i sen ,   “ Tr a n s p a r e n t   a n d   i n t e r p r e t a b l e   f a i l u r e   p r e d i c t i o n   o f   se n so r   t i m e   seri e s  d a t a   w i t h   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s, ”   Pr o c e d i a   C I RP ,   v o l .   1 0 4 ,   p p .   1 4 4 6 – 1 4 5 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p r o c i r . 2 0 2 1 . 1 1 . 2 4 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C u ttin g - ed g e  a l g o r ith ms fo r   r elia b le  fa ilu r e  p r ed ictio n   in   m etro   tr a in   s ystem s   ( S a n a   C h a k r i )   2277   [ 2 9 ]   J.  U d d o h ,   D .   A j i g a ,   B .   P .   O k a r e ,   a n d   T.   D .   A d u l o j u ,   “ S t r e a mi n g   a n a l y t i c s   a n d   p r e d i c t i v e   ma i n t e n a n c e :   r e a l - t i m e   a p p l i c a t i o n s   i n   i n d u st r i a l   m a n u f a c t u r i n g   s y st e ms, ”   J o u rn a l   o f   Fro n t i e r s  i n   Mu l t i d i sc i p l i n a r y   Re s e a r c h ,   v o l .   2 ,   n o .   1 ,   p p .   2 8 5 – 2 9 1 ,   2 0 2 1 ,     d o i :   1 0 . 5 4 6 6 0 / . I JF M R . 2 0 2 1 . 2 . 1 . 2 8 5 - 2 9 1 .   [ 3 0 ]   A .   C o n s i l v i o ,   G .   V i g n o l a ,   P .   L .   A r é v a l o ,   F .   G a l l o ,   M .   B o r i n a t o ,   a n d   C .   C r o v e t t o ,   “ A   d a t a - d r i v e n   p r i o r i t i sa t i o n   f r a mew o r k   t o   mi t i g a t e   m a i n t e n a n c e   i m p a c t   o n   p a ss e n g e r s   d u r i n g   m e t r o   l i n e   o p e r a t i o n , ”   Eu r o p e a n   T ra n s p o r t   Re se a r c h   Re v i e w ,   v o l .   1 6 ,   n o .   1 ,   Jan .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s1 2 5 4 4 - 023 - 0 0 6 3 1 - z.   [ 3 1 ]   H .   S y a h mi ,   “ P r i v a c y   a n d   e t h i c a l   i m p l i c a t i o n s  o f   b i g   d a t a   u t i l i z a t i o n   i n   p u b l i c   t r a n sp o r t a t i o n   s u r v e i l l a n c e , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Ad v a n c e d   C y b e rsec u r i t y   S y st e m s,  T e c h n o l o g i e s,  a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 – 1 0 ,   2 0 2 5 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       S a n a   Cha k r i          h o l d s  a   P h . D.  in   S o ftwa re   En g i n e e rin g   fr o m   F S TG - UC A   M a rra k e c h   a n d   a n   e n g in e e ri n g   d e g re e   in   S o ftwa re   En g i n e e rin g   fro m   F S T   M o h a m m e d ia - UH 2   Ca sa b lan c a .   S h e   c o m p lete d   h e r   DU T  in   Co m p u ter  S c ien c e   fr o m   F S TG - UCA   M a rra k e c h .   Th e ir  in fl u e n ti a l  sc h o larly   a rti c les   o n   se m a n ti c   traje c to ry   k n o wle d g e   d isc o v e r y   h a v e   il lu m in a ted   m o v in g   o b jec t   b e h a v io rs   a n d   p a tt e r n   e x trac ti o n .   He r   e x p e rti se   in   d a ta  m i n in g   b rid g e s  th e o re ti c a l  re se a rc h   a n d   p ra c ti c a l  a p p li c a ti o n s,  a d d re ss in g   re a l - wo rld   c h a ll e n g e s  wit h   in n o v a ti v e   so lu ti o n s .   Th e ir  c o m m it m e n t  to   c u tt in g - e d g e   re se a rc h   in   o u t li e r  d e tec ti o n   s y ste m s  e n ric h e s  th e   sc ien ti fic  c o m m u n it y   a n d   in sp i re s  th e   n e x t   g e n e ra ti o n   o f  re se a rc h e rs.  He r   c u rre n t   re se a rc h   fo c u se s  o n   n e w  m e th o d s   fo r   o u tl ier   d e tec ti o n ,   a imin g   to   d e e p e n   u n d e rsta n d in g   in   t h e   field   a n d   fo ste r  t h e   d e v e lo p m e n t  o f  ro b u st  o u t li e r  d e tec ti o n   sy ste m s.  S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  c h a k ri. sa n a @g m a il . c o m .         Na o u a l  M o u h n i          h o ld s  a   P h . D .   in   C o m p u ter  S c ien c e   a n d   is  c u r re n tl y   a   p ro fe ss o r  a t  F S TE   Un iv e rsity   M o u lay   Ism a il .   P re v io u sly ,   sh e   se rv e d   a s   th e   d irec to r   o f   re se a rc h   a n d   d e v e lo p m e n t  a t   t h e   LAM IG EP   m u lt id isc ip li n a ry   re se a rc h   lab o ra t o r y   a t   EM S I  M a rra k e c h .   S h e   h a s  b e e n   tea c h in g   a s  a   c o m p u ter  sc ien c e   p ro fe ss o r  a t  th e   sa m e   in stit u ti o n   si n c e   2 0 1 2 .   S h e   is  a   p a ss io n a te  a d v o c a te  fo r  tec h n o l o g y   a n d   i n n o v a ti o n ,   a n d   h o l d s  a   v a riety   o f  c e rti fica ti o n s  t h a t   sh o wc a se   h e r  b ro a d   ra n g e   o f  sk il ls.  S h e   h a s  o b tain e d   s p e c ialize d   train in g   i n   a rti ficia l   in telli g e n c e   fro m   th e   NV IDIA   De e p   Lea rn in g   In stit u te,  e d u c a ti o n a l  a d v a n c e m e n ts  fro m   Ho n o r is  Un iv e rsity ,   e x p e rti se   in   b ig   d a ta  fro m   IBM ,   a n d   p r o ficie n c y   in   d a tab a se   m a n a g e m e n t  fro m   ORA CLE .   He r   re se a rc h   fo c u se s  o n   p u sh in g   t h e   b o u n d a ri e s  o f  a rti ficia l   in tell ig e n c e ,   re n e wa b le  e n e rg ies ,   a n d   d a tab a se   tec h n o lo g ies .   He r   c o m m it m e n t  t o   a d v a n c in g   th e se   fiel d s  is   e v id e n t  t h ro u g h   h e r  o n g o in g   re se a rc h   a n d   c o n tri b u ti o n s  to   e a c h   a re a .   S h e   se rv e s  a s  a   se n io r  m e m b e r  o f  th e   IEE E  a n d   is  a c ti v e ly   in v o l v e d   i n   se v e ra l  a c a d e m ic  a n d   p ro fe ss io n a l   c o m m u n it ies .   S h e   c a n   b e   c o n tac te d   a t  e m a il :  n . m o u h n i@ u m i. a c . m a .         Fa o u z i a   E n n a a m a           g ra d u a ted   wit h   a   m a ste r' s  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e ri n g   a n d   a   P h . D.  i n   El e c tri c a l  En g i n e e rin g   in   Tele c o m m u n ica ti o n s  a n d   In d u strial  Tec h n i q u e s,  sh e   o b tai n e d   h e r  d o c to ra te  a fter  c o n d u c ti n g   h e r  re se a rc h   a t  th e   LAP S S I  L a b o ra to r y   a t  Ca d i  Ay y a d   Un iv e rsity   in   M a rra k e c h ,   M o ro c c o .   P a s si o n a te  a b o u t  fa c ial   re c o g n i ti o n ,   c o m p u te r  v isi o n ,   e lec tr o n i c s,   a n d   p ro g ra m m i n g ,   s h e   h a s  p u b li s h e d   p a p e rs   i n   i n d e x e d   j o u r n a ls  a n d   p a r ti c i p a te d   i n   se v e ra l  i n te r n a t i o n a l  c o n fe re n c e s.   S h e   c a n   b e   c o n t a c te d   a t  e m a i l:   fa o u z ia. e n n a a m a @c e d . u c a . m a .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.