Departamento de Eng. Produção. Engenharia de Tráfego

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1 Curso de Engenharia Civil - Engenharia de Tráfego – Departamento de Produção - Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga Rosa

Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga Rosa

rodrigoalvarengarosa@gmail.com

(27) 9941-3300

Engenharia de Tráfego

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Ramo da engenharia de transportes que se relaciona com o projeto geométrico, o planejamento e a operação do tráfego de estradas e vias urbanas, suas redes, os seus terminais, o uso do solo adjacente e o seu inter-relacionamento com os outros meios de transporte (ITE – Instituto de

Engenheiros de Transporte - EUA).

Finalidade:

Visa proporcionar a movimentação segura, eficiente e conveniente de pessoas e mercadorias.

Diferentemente da maioria das outras áreas da Engenharia, a

Engenharia de Tráfego trata de problemas que não dependem apenas

de fatores físicos, mas freqüentemente incluem o comportamento

humano do motorista e do pedestre e suas

inter-relações com a complexidade do ambiente.

Caracteriza-se como uma área de conhecimento interdisciplinar (como

de resto toda a Engenharia de Transportes). Uma equipe completa de

projetos de tráfego deve ser composta, segundo alguns autores, por:

engenheiros civis, engenheiros de estruturas, engenheiros de tráfego,

arquitetos, paisagistas, urbanistas, planejadores urbanos, sociólogos,

geógrafos urbanos, economistas, matemáticos (matemática aplicada),

advogados e analistas de mercado

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- Ato ou efeito de caminhar; marcha.

-Movimento, circulação, afluência de pessoas e/ou veículos;

tráfego, tráfico.

- Tráfego

- Transporte em aerovias, ferrovias ou rodovias.

- Considera-se:

- Trânsito como o deslocamento em geral de pessoas e/ou veículos

- Tráfego embute a noção de via, o deslocamento de pessoas,

mercadorias ou veículos com origens e destinos definidos que

necessita de organização para acontecer.

Considera-se:

- Trânsito como o deslocamento em geral de pessoas e/ou veículos

- Tráfego também trata do deslocamento de pessoas e/ou veículos.

No entanto, embute a noção de via (projeto/capacidade), com

origens e destinos bem definidos e que necessita de organização

para acontecer.

- O DENATRAN (Departamento Nacional de Trânsito) define:

- Acidentes de Tráfego são perturbações nos fluxos que provocam

conseqüências operacionais

- Acidentes de Trânsito são as ocorrências relacionadas à

segurança dos deslocamentos.

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Engenharia (Engineering) Educação (Education) Fiscalização (Enforcement)

Conhecido como os 3Es da Engenharia de Tráfego

Áreas de atuação para o Engenheiro de Tráfego

- Órgãos gerenciadores de trânsito dos municípios

- Órgãos gerenciadores de trânsito dos estados

- Empresas de consultoria

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- Elaboração de projetos de sinalização

-- Planejamento e organização do trânsito

- estudo da circulação - hierarquização das vias - modificações no sistema viário

- integração com o sistema de transporte coletivo

- estudo dos impactos de grandes empreendimentos no sistema viário

Atividades do Engenheiro de Tráfego

- Planejamento da operação do trânsito

- controle semafórico

- desobstrução rápida das vias - fiscalização

- esquemas especiais para eventos (jogos, shows etc) - manutenção da sinalização

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Estudo das Características do Tráfego

- estudo do usuário da via; - estudo dos veículos;

- estudo da velocidade, tempo de viagem e os atrasos; - volume de tráfego; - origem/destino; - capacidade viária; - estudo do estacionamento; - acidentes; - transporte público.

Áreas da Engenharia de Tráfego

Operação do Tráfego

- Medidas regulamentadoras: - leis e normas;

- regulamentação da operação. - Planos de controle de tráfego:

- tipo de sinalização/controle a ser adotado para determinada situação.

Projeto Geométrico

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Planejamento de Tráfego

- estuda as características das viagens urbanas,

inclusive transporte público;

- condução dos principais estudos de transportes;

- técnicas usadas para a compreensão dos planos de

transporte

Administração

- órgãos administradores do tráfego;

- programas de educação do trânsito;

- legislação regulamentadora.

Elementos da Engenharia de Tráfego

Usuário

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USUÁRIO

Elementos do Sistema de Tráfego

Usuário

- Motoristas

- Pedestres

- Pessoas que são afetadas pelo sistema de tráfego

(por exemplo os moradores do entorno de uma região

afetada pela mudança do tráfego na região)

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Tempo

Entrada Saída

Usuário (Motoristas)

A entrada são as variações no contexto do tráfego que o usuário

está inserido

Que produz uma saída

Que para ser produzida leva um tempo

Elementos do Sistema de Tráfego

O tempo levado até o usuário (motorista) reagir é composto de quatro parcelas:

Perception (percepção)

Identification ou intellection (identificação) Emotion ou judgment (decisão)

Volition ou reaction (ação)

- Conhecido como tempo de reação PIEV

- O objetivo então de um bom sistema de tráfego é reduzir o tempo de PIEV (tempo de reação)

- Com isso disponibilizar mais tempo disponível para o usuário reagir, o que pode vir a acarretar menos acidentes

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- A percepção é a sensação é recebida pelos sentidos, transmitida ao cérebro e reconhecida.

- A percepção é um processo que se dá através dos sentidos, especialmente a visão.

- A acuidade visual do ser humano pode ser entendido como o menor detalhe que pode ser percebido pelo olho independente do iluminamento. - A acuidade visual máxima é representada por um cone de 3 a 5 graus e o limite de 10 a 12 graus.

Elementos do Sistema de Tráfego

- Nesta faixa o ser humano é capaz de distinguir formas e cores satisfatoriamente

- Além deste cone, a percepção visual do ser humano se dá através do que se chama de ‘visão periférica’, que se estende, no plano horizontal, até a faixa de 120 a 180°e, no plano vertical, até 145°.

- É importante destacar que é a visão periférica a primeira a se perder com o avanço da idade, particularmente a partir dos sessenta anos.

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-A visão periférica não permite distinguir formas, mas é sensível a movimentos e ao brilho.

- Por isso, a sua obstrução diminui a capacidade do ser humano de avaliar a velocidade em que se encontra e de manter a direção do movimento. - Uma característica desfavorável da visão periférica humana, em se tratando de estudos relativos a tráfego, é que o olho humano é mais sensível aos movimentos verticais do que aos horizontais, que são os mais presentes nos deslocamentos que ocorrem nas vias.

Elementos do Sistema de Tráfego

- A velocidade do corpo tem influência significativa nas características da visão humana.

- Quanto maior a velocidade, menor o cone de visão periférica.

- Em compensação, a distância focal máxima (maior distância em que o olho pode observar o objeto com precisão) aumenta com a velocidade

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Variações no campo visual de acordo com a velocidade

Elementos do Sistema de Tráfego

A percepção da velocidade de outros objetos por parte do ser humano não se dá de forma direta.

Na realidade, ele percebe a variação da distância e o tempo decorrido ‘efetua o cálculo’ da velocidade.

A percepção da distância em condições normais é possível por causa da chamada ‘visão estereoscópica’, proporcionada pelo cálculo do ângulo formado entre os eixos de visão dos dois olhos.

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- Outro aspecto importante a ser observado diz respeito à luminosidade ou, mais especificamente, às variações de luminosidade. O olho humano controla a intensidade com que a luz atinge a retina através da abertura da pupila.

- Quanto mais iluminado o ambiente, mais fechada ficará a pupila e vice-versa. A dilatação e contração da pupila, entretanto, não acontecem com a mesma velocidade.

-Para sair da condição de máxima dilatação para a de máxima contração (ou seja, a mudança de um ambiente muito escuro para um muito claro) a pupila gasta em média 3 segundos, enquanto que para passar da máxima contração para a máxima dilatação (de um ambiente muito claro para um muito escuro) o tempo é de 3 minutos

Elementos do Sistema de Tráfego

- Se bem que a visão seja mais importante, o comportamento dos usuários de sistemas de tráfego é condicionado por praticamente todos os sentidos. - A audição é particularmente importante para pessoas portadoras de deficiência visual, assim como para idosos, já que a visão tende a se degradar primeiro.

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Identification ou intellection (identificação)

- É o reconhecimento do estímulo por parte do usuário que o sofre. Envolve identificação e compreensão (relacionado com recordações anteriores)

- O processo de identificação é extremamente dependente da intimidade do usuário com os estímulos a que ele está exposto.

- As situações que podem ser caracterizadas como estímulos variam dentro de uma faixa que vai das ocorrências mais corriqueiras até aquelas absolutamente novas, desconhecidas do usuário.

- As primeiras são aquelas que provocam o condicionamento das reações, o que se conhece como reflexo condicionado.

Elementos do Sistema de Tráfego

- No outro extremo encontram-se as situações novas e/ou mais complexas, que requerem do sujeito pensar mais e associar a ocorrência com

experiências passadas.

- Este processo de pensar corresponde ao termo ‘intellection’ que aparece na definição de PIEV.

- Treinamento e prática em diversas situações é fundamental, quanto mais treinamento e prática tende-se a diminuir o tempo total de reação PIEV.

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- O Engenheiro de Tráfego deve evitar de criar situações desconhecidas ou mesmo pouco conhecidas dos usuários.

- São fundamentais a padronização da sinalização, a adoção de soluções geométricas iguais para problemas iguais, a minimização da interferência de quaisquer fontes externas aos sistemas de tráfego etc.

Elementos do Sistema de Tráfego

Emotion ou judgment (decisão)

- Envolve o processo de decisão. (parar, ir ao lado)

- A tomada de decisão por parte do usuário de sistemas de tráfego raramente é um processo racional.

- Se por um lado isto tem aspectos positivos, nos casos em que reflete um alto nível de condicionamento dos reflexos, por outro pode representar decisões equivocadas, particularmente nas situações pouco habituais.

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- Dirigir um veículo é um processo em que o motorista está submetido a um estado permanente de tensão.

- Freqüentemente ele é chamado a tomar decisões de complexidade próxima dos limites individuais a partir dos quais erros podem ser cometidos.

- Tais decisões são difíceis e a ponderação das alternativas possíveis consome um tempo tal que pode comprometer o tempo necessário à concretização da ação.

- Conseqüentemente, velocidades menores permitem maior margem de segurança para a tomada de decisões.

Elementos do Sistema de Tráfego

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- O tempo necessário à tomada de decisão depende também das

condições individuais de motivação do motorista e das situações de risco. - Quando os estímulos são previsíveis e a viagem fica monótona, o nível de atenção do motorista cai, cedendo lugar ao que se pode chamar de auto monitoramento da atividade de dirigir.

- Ocorre, então, um estímulo não previsível, o risco de acidentes é maior.

Elementos do Sistema de Tráfego

- Quanto mais alta a velocidade, maior deve ser o nível de concentração do motorista, apesar de reduzir a varredura visual periférica e de tornar mais crítico o tempo destinado à tomada de decisão.

- O nível de atenção do motorista é influenciado pelo tempo decorrido desde que ele despertou até iniciar a viagem e pelas suas atividades durante este tempo.

- O período de menor capacidade de atenção é o das primeiras 4 a 5 horas após o despertar.

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- Representa execução da decisão.

- Corresponde ao intervalo de tempo que vai desde a tomada da decisão até o início de sua execução por parte do usuário

- Exemplo: o tempo entre o motorista tomar a decisão de parar o veículo e o instante em que o pedal do freio é acionado

- O instante inicial da parcela reação não deve ser confundido com a percepção ou identificação do estímulo, nem o instante final deve ser tomado como aquele em que o veículo pára, nem mesmo com o início da desaceleração do mesmo.

Elementos do Sistema de Tráfego

- A reação de cada indivíduo é um processo que depende da sua capacidade de coordenação motora e varia de pessoa para pessoa. - Exemplo: a dificuldade de alguns motoristas de fazer uma manobra de ultrapassagem ou a hesitação em cruzar uma interseção. Isto aumenta os riscos de acidentes.

- Uma mesma pessoa experimenta também alterações na sua coordenação motora tanto com o passar do tempo como com variações circunstanciais de seu estado de saúde.

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Tempo de reação PIEV

- Ë uma grandeza de valor variável de pessoa para pessoa e cresce com o aumento tanto do número de alternativas possíveis de serem adotadas pelo usuário como da complexidade do julgamento necessário.

-O conhecimento do PIEV é importante por ser ele um dos fatores fundamentais na determinação de parâmetros de projeto tais como:

- distância segura de parada,

- velocidade segura de aproximação em interseções,

- tempo necessário de amarelo ou vermelho total para esvaziar a área de conflito de uma interseção,

- Outros

Elementos do Sistema de Tráfego

Tempo de reação PIEV

- Sob condições reais, o PIEV total varia dentro da faixa de 0,5 a 4 s. - Variando em função da complexidade da situação.

-O PIEV aumenta com a idade, a fadiga, o teor de álcool ou outras drogas no organismo, deficiências físicas etc.

- Critérios de projeto são baseados usualmente na faixa considerada normal de usuários (grupo do 85º percentil) e não na anormal.

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Tempo de reação PIEV

- A AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) recomenda os seguintes valores para o PIEV:

2,5 s para definição de distância de parada

2,0 s para definição da distância de visibilidade em interseções

Elementos do Sistema de Tráfego

Pedestres

- estudos dos locais onde ocorrem altas taxas de atropelamento. - fatores: físicos, mentais ou emocionais.

- velocidade de caminhada: 1,0 a 1,5 m/s. - tempo de reação: 4,0 a 5,0 segundos.

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VEÍCULO

Elementos do Sistema de Tráfego

Veículos

- Os veículos são fabricados para diferentes usos, diferenciados por peso, dimensão, manobrabilidade e são condicionados ao traçado e a resistência das vias.

- Os sistemas de tráfego incluem todos os tipos de veículo: automóveis, ônibus, caminhões, motocicletas, triciclos, bicicletas, carroças, bondes etc.

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Veículos

- Classificação Básica dos Veículos

-Biciclos - motocicletas e bicicletas com ou sem motor - influenciam pouco na capacidade das vias. - bastante envolvidos em acidentes.

- Ligeiros: automóveis e veículos de turismo pequenos. - transportam 4 a 9 pessoas

- incluem caminhões e pequenos furgões - carga útil <= 3,5 ton - importantes para o tráfego

- representam a maior porcentagem do fluxo de tráfego

Elementos do Sistema de Tráfego

Veículos

- Classificação Básica dos Veículos - Pesados: caminhões e ônibus.

- transporte de mercadorias pesadas e transporte coletivo de pessoas

- causam forte impacto no tráfego

- Especiais: tratores agrícolas, máquinas de obras públicas etc. - grandes dimensões e lentidão de movimentos.

- vias não dimensionadas para este tipo de veículo. - devem procurar a rota adequada.

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Veículos

- É difícil estudar o veículo de uma forma tão abrangente

- Considera-se nos estudos de tráfego a unidade veicular padrão, para a qual são convertidos os outros tipos de veículo através de fatores de conversão apropriados.

- Esta unidade é simbolizada por ucp (unidade de carro de passeio) que em qualquer situação corresponde ao automóvel.

- Essa unidade que é usada em projeto

Elementos do Sistema de Tráfego

Veículos

Carro de Passeio (UCP) - Fator de Equivalência

Automóveis

1.00 Ônibus

2.25 Caminhão

1.75 Moto

0.33

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-Visibilidade

-Para efeito de especificações e definição de parâmetros, a visibilidade proporcionada por automóveis é considerada aquela permitida pelo pára-brisa e pelo vidro traseiro, no caso deste último através do espelho retrovisor interno.

- Pode variar conforme o tipo do veículo

Elementos do Sistema de Tráfego

-Visibilidade

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-

Visibilidade

- A evolução dos projetos de automóveis vem maximizando o aproveita-mento dos campos de visão.

- Os pára-brisas curvos de uma grande parte dos carros modernos são muito mais eficientes do que os planos, como o do ‘fusca’

- Permitem uma melhor localização das colunas de sustentação do teto - As colunas criam pontos cegos dificultando a visão de outros elementos do tráfego como ciclistas e pedestres

Elementos do Sistema de Tráfego

-

Frenagem

-A frenagem de veículos tem dois momentos

- tempo entre a retirada do pé do motorista do acelerador até a chegar ao pedal do freio, é conhecido como freio motor

- tempo para pressionar o pedal do freio.

- É sempre aconselhável a utilização do freio motor, assim como a redução de marchas antes ou durante o acionamento do pedal de freio, de modo a evitar o bloqueio de rodas, que pode provocar a perda de controle do veículo.

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-

Frenagem

Situações que podem acontecer após 0,5 s do bloqueio de uma ou mais rodas no processo de frenagem.

Elementos do Sistema de Tráfego

-

Frenagem

- Existe o freio ABS (Antilock Braking System), que aumenta a eficiência dos sistemas de frenagem e reduzindo a possibilidade de bloqueio. - A taxa de desaceleração de um veículo durante a frenagem situa-se na faixa de 1 a 3 m/s² no início da frenagem e em até 3,5 m/s² próximo à parada.

- Valores superiores causam desconforto para os ocupantes do veículo e quando a desaceleração é acima de 5 m/s² há o risco de acidentes. - Em última instância, quem determina a máxima desaceleração possível é o coeficiente de resistência à derrapagem da via.

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- Força de Frenagem

-Força de frenagem de um veículo: F = u P u - coeficiente de resistência à derrapagem e P - peso do veículo (kgf).

Durante a frenagem uma parcela da carga total do veículo P é transferida das rodas traseiras para as dianteiras.

Decompondo o peso do veículo entre seus dois eixos, a força de frenagem:

F = udPd+ ut Pt

Ud - coeficiente de resistência à derrapagem nas rodas dianteiras;

Pd- carga do veículo suportada pelas rodas dianteiras (kgf);

Ut- coeficiente de resistência à derrapagem nas rodas traseira;

Pt - carga do veículo suportada pelas rodas traseiras (kgf).

Elementos do Sistema de Tráfego

- Força de Frenagem

-Sabendo

m - massa do veículo

a - desaceleração do veículo durante a frenagem g - aceleração da gravidade Então F = m a F = u P m = P / g Conclui-se: u = a / g

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- Distância de Frenagem

É a distância percorrida pelo veículo desde o momento em que o pedal do freio é acionado, iniciando a desaceleração, até a parada total do veículo. A distância de frenagem é apenas uma parcela da distância total de parada, que deve incluir o tempo de PIEV.

A distância total de parada vai desde a ocorrência do estímulo até a parada total do veículo e por isso é mais útil do que a distância de frenagem como parâmetro de projeto.

Elementos do Sistema de Tráfego

- Distância de Frenagem

A distância de frenagem : S = v2_{/ 2 g f}

S - distância de frenagem

v - velocidade do veículo no instante em que o freio é acionado (m/s) f - coeficiente de atrito entre os pneus e a superfície da via.

Despreza componentes como a resistência do ar No caso de haver greides (rampas)

A distância de frenagem : S = v2_{/ 2 g (f + i)}

i - valor do greide (%), assumindo sinal positivo no caso de ser ascendente e negativo no de ser descendente.

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- Aceleração

- Dependente do tipo do veículo e muda a cada ano em função de novas tecnologias, como base de projeto pode-se adotar:

Elementos do Sistema de Tráfego

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- Via

A via será entendida aqui como o espaço destinado à circulação. O conjunto estruturado de vias que servem a uma determinada região é conhecido como sistema viário e tem como funções básicas assegurar mobilidade e acessibilidade ao usuário.

Mobilidade está associada à idéia de facilidade de deslocamentos, seja em número de veículos em movimento, seja em termos das velocidades por eles praticadas.

Acessibilidade traduz a proximidade entre os componentes do sistema viário e as origens e destinos dos deslocamentos.

Elementos do Sistema de Tráfego

- Projeto Geométrico

- Está relacionado diretamente com o volume futuro estimado, para o tráfego diário e a hora de pico, para as características dos veículos e para a velocidade de projeto.

- Deve assegurar segurança para os motoristas.

- Deve ser consistente, evitando trocas de alinhamentos, greide etc. - Deve ser completo contendo a sinalização e os controles

- Deve ser econômico, tanto em relação ao custos iniciais quanto aos custos de manutenção

- Deve ser harmonioso, esteticamente agradável para os motoristas e usuários

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- Classificação das Vias

Quanto à espécie

- Urbana: dentro da área urbanizada.

- Interurbana: ligando duas áreas urbanizadas, pertencentes ao mesmo município.

- Metropolitanas: contidas numa região metropolitana.

- Rurais: com os dois extremos localizados fora das áreas urbanizadas. Quanto à jurisdição:

- Federal; - Estadual; - Municipal; - Particular.

Elementos do Sistema de Tráfego

- Classificação das Vias

Em relação ao número de pistas: - Simples;

-Múltiplas.

Quanto à natureza da superfície de rolamento (Rodoviário): - Pavimentadas;

- Simplesmente revestidas; - Em terreno natural.

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- Classificação das Vias

Em relação às condições operacionais (uso/regra circulação): - Sentido único;

- Sentido duplo; - Reversível;

- Interditada (a alguns ou todos os veículos); - Com ou sem estacionamento.

Em relação à superfície natural do terreno: - Em nível;

- Rebaixadas; - Elevadas; - Em túnel.

Elementos do Sistema de Tráfego

- Classificação das Vias

Classificação Funcional das Vias Urbanas (ABNT) Vias Expressas – primárias e secundárias

- Ligações rápidas em escala metropolitana - Trânsito de passagem exclusivo

Vias Arteriais – primárias e secundárias

- Ligações em escala metropolitana e em escalas de zonas - Trânsito de passagem permanente

Vias Coletoras – primárias e secundárias - Ligações em escala de bairros

- Trânsito de passagem e local equilibrados Vias Locais – residenciais e outras

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- Classificação das Vias -

Classificação Funcional das Vias Urbanas (ABNT)

Via Local Via Expressa Via Arterial

Via Coletora

Elementos do Sistema de Tráfego

- Classificação das Vias -

Classificação Funcional das Vias Urbanas (ABNT) - Limites máximo de velocidade segundo o Código de Trânsito Brasileiro - Geralmente valores menores

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- Classificação das Vias

Quanto à posição

Disposição espacial na malha viária e posição relativa aos núcleos urbanizados ou pólos de interesse, urbano/metropolitano.

- Radiais: vias que convergem dos bairros para o centro; - Perimetrais: vias de contorno;

- Longitudinais: vias direção Norte - Sul; - Transversais: vias na direção Leste - Oeste; - Anulares: vias que circundam o núcleo urbanizado; - Tangenciais: vias que tangenciam o núcleo urbanizado; - Diametrais: vias que cruzam o núcleo urbanizado ou pólo de interesse, tendo suas extremidades fora dele.