纵断面设计
第一节    概    述
通过道路中线的竖向剖面，称为纵断面。它主要反映路线起伏、纵坡与原地面的切割情况。公路的纵断面是由不同的上坡段、下坡段（统称坡段）和连接相邻两坡段的竖曲线组成，即公路路线在纵断面上是一条有起伏的空间线，其基本线形由坡度线和竖曲线组成。公路纵断面设计是在纵断面图上决定坡度、坡长、竖曲线半径等数值以及做有关的计算工作等。
在纵断面上，有两条主要线条：一条是地面线（又称黑线），它是通过公路中线原地面各点的连线，地面线上各点的标高称为地面标高，它是一条不规则的空间折线，基本上反映了路中线地面高低变化的概况；另一条是设计线，设计线上各点的标高称为设计标高。设计线是根据公路等级、汽车爬坡性能、地形条件、路基临界高度、运输与工程经济，以及视觉方面的要求等，通过技术上、经济上和美学上比较后确定的由坡度线和竖曲线组成的空间线。对于纵断面上的设计标高，即路基（包括路面厚度）的设计标高，有如下规定：
1、新建公路的路基设计标高：高速公路、一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；二、三、四级公路采用路基设计标高。在设置超高加宽的路段，是指超高加宽前该处原路基边缘的标高。
2、改建公路的路基设计标高：一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用中央分隔带或行车道中线标高。
    同一桩点的设计标高与地面标高的差值称为施工高度，又称填挖高度。若该桩点的施工高度为“＋”，即设计标高大于地面标高，这样的路段即为填方路段；若施工高度为“－”，则为路堑，这样的路段为挖方路段。
    路线的纵向坡度简称纵坡，用符号ｉ表示，其值可按下式计算
                            （3－1）
式中：ｉ 纵坡％，
      Ｈ１、Ｈ２  按路线前进方向为序的坡线两端点的标高（ｍ），
      Ｌ  坡线两端点间的水平距离，称坡线长度，简称坡长（ｍ）。
从式（３－１）知，按路线前进方向，上坡时i为“＋”，下坡时i为“－”。
相邻两坡线的交点称为转坡点，在转坡点处应设竖曲线。转坡点前后两坡度线坡度之差称为转坡角，用符号表示，其值可按下式计算
                                    （3－2）
式中：  转坡角的度数，以弧度计，
      ｉ１、ｉ２ 转坡点前后坡线的纵坡，以小数计，上坡取“＋”，下坡取“－”。
按式（３－２）计算结果，为“＋”时为凸形竖曲线，纵断面图上用“  ”符号表示；为“－”时则为凹形竖曲线，用符号“山”表示。

第二节  汽车动力特性

一、汽车的行驶阻力

    汽车在公路上行驶所受的阻力主要有空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性阻力四种，现分述如下：
1、空气阻力Zw
    汽车在行驶中，迎风面空气受阻所引起的阻力称为空气阻力。空气阻力的大小，与汽车的迎风面积、空气密度和车速等有关，根据空气动力学原理，可用下式计算
                                           （3－3）
式中：K 空气阻力系数（kg/m3），见表3－1；
      F 汽车迎风面积（m2），其值约等于汽车轮距与汽车最大高度之积；
      V 车速（km/h）。
                               K与F值                        表3－1        
车    型 K(kg/m3) F(m2) KF(kg/m)
闭式车身小客车

敞式车身小客车

载重汽车

车箱式车身大客车 0.20~0.35

0.40~0.50

0.50~0.70

0.25~0.40 1.6~2.8

1.5~2.0

3.0~5.0
         
4.5~6.5 0.3~0.9

0.6~1.0

1.5~3.5

1.0~2.6
2、滚动阻力Zf
滚动阻力是车轮在路面上滚动所产生的阻力，是由路面与轮胎变形而引起的。它与路面种类、状态、车速、轮胎结构及充气压力有关，其值可按下式计算：
                                         （3－4）                 
式中：G 汽车总重（N）；
      f 滚动阻力系数，见表3－2
汽车滚动阻力系数是一个综合性的阻力系数，其影响因素较多。它与轮胎的变形，轮胎与路面间的摩擦，路面的平整度，路面的干湿程度，路面的清洁及油污程度，汽车的行驶速度，以及汽车的构造，量测的方法等都有关系。见表3－2。
                      各种路面的滚动阻力系数                表3－2

路面类型 水泥混凝土及沥青混凝土路面 表面平整的沥青碎石路面 碎石路面 干燥平整的土路 潮湿不平整的土路
f 0.01~0.02 0.02~0.025 0.03~0.05 0.04~0.05 0.07~0.15
3、坡度阻力Zi
爬坡时作用于汽车上的阻力，称为坡度阻力。
                                             （3－5）
式中：G  汽车总重（N）；
      i  公路某路段的设计纵坡（％），上坡取“＋”，下坡取“－”。
4、惯性阻力Zj
汽车在加（减）速过程中，受到的惯性阻力包括汽车整体质量保持原来运动状态所产生的线性惯性阻力和汽车各转动部件（车轮、飞轮、传动系统、发动机等）加（减）速所产生的旋转惯性阻力。可按下式计算：
                                                （3－6）
式中：Zj   包括线性和旋转在内的总惯性阻力（N）；
 汽车的加（减）速度（m/s2），当等速行驶时，＝０；当加速时取“＋”，                                     当减速时取“－”；
g 重力加速度（m/s2）。
  惯性阻力换算系数（或旋转质量换算系数），是一个大于1的系数；其值可按下式计算：   =1+1＋2ik2          
其中：1 考虑车轮惯性影响系数，可取0.03~0.05；
2 考虑发动机飞轮惯性影响系数，对小客车可取0.05~0.07，载重车则可取0.04~0.05
ik  汽车变速箱的变速比；
   其余符号意义同前。

二、汽车的牵引力和牵引平衡方程式

（一）、汽车牵引力
汽车行驶的牵引力来源于汽车的内燃机，内燃机输出有效功率N，通过一系列的转化和传动，使驱动轮获得一个扭矩Mk，在Mk的作用下推动汽车行驶。
汽车牵引力可根据Mk或N求得：
                                        （3－7）
式中：F  牵引力（N）；
  M  发动机曲轴上的有效扭矩(N•m),可查汽车有关的技术性能表；
  rk   车轮胎有效半径(m)，即变形半径，为未变形半径r的0.93~0.96倍；
  i0  主减速器的减速比，查汽车有关的技术性能表；
  ik  汽车变速器的变速比，查汽车有关的技术性能表；
  m  传动系的机械效率，载重汽车为0.8~0.85,小汽车为0.85~0.9。
                                            （3－8）
式中：N  发动机功率（W），查汽车的有关技术性能表；
  V  车速（km/h）；
其它符号意义同前。
(二)、汽车的行驶条件
1、必要行驶条件
汽车在公路上行驶时，当牵引力的大小等于各种阻力之代数和时，汽车就等速行驶；当牵引力大于各行驶阻力之代数和时，汽车就加速行驶；当牵引力小于各行驶阻力之代数和时，汽车就减速行驶，直至汽车停止。要使汽车行驶，牵引力必须大于或等于各种行驶阻力之代数和，这就是汽车处于行驶状态的必要条件。当汽车牵引力等于各种行驶阻力之代数的状态时，称为牵引平衡，其牵引平衡方程式为
                                 （3－9）
式中：F 牵引力（N）；
Zw、Zi、Zf 、Zj  分别为空气阻力、坡度阻力、滚动阻力、惯性阻力（N）。
2、充分行驶条件
只有足够的牵引力还不能保证汽车行驶，如果轮胎与路面之间没有摩阻力或摩阻力不够大时，牵引力就不可能发挥作用，车轮只能在路面上打滑（车轮转速飞快但前进速度甚慢，甚至无法前进），所以汽车的牵引力又受驱动轮与路面之间摩阻力的限制，即牵引力不能大于轮胎与路面之间的摩阻力。即
                                  （3－10）
式中：Fmax  最大摩阻力（N）。
式（3－10）就是汽车行驶的充分条件。这个条件如果被破坏，则轮轴上获不到牵引力，F再大也只能使车轮打滑空转。
又因               Fmax＝G驱  
所以               F  G驱                       (3－11)
式中：G驱  驱动轮荷载重力（N），一般情况下，小汽车取G驱为总重力的0.5~0.65；载重汽车取G驱为总重力的0.65~0.80倍；
  轮胎与路面之间的纵向摩阻系数，见表2－1；
其它符号意义同前。

三、汽车的动力特性

牵引平衡方程F ＝Zw＋Zi＋Zf＋Zj中的各个力，只有牵引力和空气阻力与车速直接有关；惯性阻力只有在加速（或减速）时才与车速有关；滚动阻力虽与车速有关，但在一般速度范围内，车速使其变化很小，可近似地看成其与车速无关；坡度阻力则与车速完全无关。所以可将与车速有直接关系的F和Zw放在一起，则
                                   （3－12）
这里的F－Zw称为汽车的后备牵引力，其值与汽车的构造和车速有关。
将式（3－4）、（3－5）和（3－6）代入式（3－12）得
                   
设＝f＋i， 称为道路阻力系数，将上式两边除以G，并设 ，称为汽车的动力因素，则得
                                               （3－13）
式中：i  上坡取正值，下坡取负值；
       加速取正值，减速取负值。
动力因素D表示汽车单位重力的后备牵引力，可以用来克服公路上的阻力或用来加速，可直接用来评价不同类型汽车的牵引性能，而牵引力则不能。例如，具有相同牵引力的两种不同的汽车，如果其重力不同，则显然重力轻的汽车具有较好的牵引性。由于F、Zw和G取决于车速和汽车的类型，而与道路条件无关，因此对任何汽车都可以在不考虑道路条件下而事先通过试验、计算绘出其动力特性图，图3－1就是某汽车的动力特性图。

 

 

      图3－1  汽车的动力特性图          图3－2  汽车某排档的动力特性图
    利用动力特性图，可以求出汽车在某一条件下（即道路阻力系数为某一定值时），行驶时所能保持的速度V；并可决定汽车克服此时行驶阻力所采用的排档；同时还可以近似地决定在比最高速度为低的任何速度V下所能获得的加速度；以及求得任一排档行驶时汽车所能克服的坡度等。
对于不同排档的D－V关系曲线，D值均有一定的使用范围。档位愈低，D值愈大，则速度也愈低。对某一档位来说，又有各自的动力因素最大值(Dmax)，与(Dmax)相应的等速行驶的速度称为临界速度Vk（见图3－2）。
当某一排档的 = Dmax时，说明在该排档已无法加速，只能等速或减速行驶。若要加速，必须改善道路行驶条件，使减小。
如果汽车采用某一排档作等速行驶，当道路阻力系数为D2=2  时，则汽车可以采用V1或V2的任一速度作等速行驶，其中V1＞Vk，V2＜Vk。下面分析一下V1和V2的行驶情况。
１、当采用V1＞Vk的速度等速行驶时，若遇到意外阻力（例如碰到坑槽），汽车可以在原来排档上自动降低车速，以发挥较大的D值来克服意外阻力，待意外阻力消除后，汽车也立即可以自动将速度提高到原来的V1继续行驶。这样的行驶情况称为稳定行驶。
２、当采用V2＜Vk 的速度行驶时，若同样遇到意外阻力（如果驾驶员不提高车速的话）汽车只能在原来排档上自动降低车速，这样由图3－2可知，D值随之减小。D值减小后，反过来又使车速降低，直至汽车熄火停止。这样的行驶情况称为不稳定行驶。
因此，临界车速Vk是汽车稳定行驶的极限，又称为某一排档的稳定行驶的最小速度。一般汽车行驶都采用大于某一排档的临界速度作为行驶速度，以便克服意外阻力而继续行驶。
当汽车油门开足，变速器挂最高档（直接档），汽车满载（不带挂车），在表面平整坚实的水平路段上作稳定行驶时，汽车不可能再加速，即dv/dt=0，所以 = f，即D = f，则D=f时的稳定行驶速度Vmax为该汽车的最高速度（图3－2所示）。每一排档都有自身的最高速度，而直接排档的最高速度为最大，所以在平坡（i=0）的道路上用直接档的最高速度为最快。但当碰到意外的较大阻力时，就无法提高动力因素D值来克服这意外阻力，这时只能换较低档提高D值来克服意外阻力，但换档后速度降低了，这就是汽车爬坡或克服其它阻力时采用低档降低车速的原因。
汽车以直接档行驶时的最高速度与最小稳定行驶速度之间的速度差值愈大，表示汽车对道路阻力变化的适应性能愈强。汽车以其它排档行驶时，也同样存在着各自的最高速度的稳定行驶速度，所以公路设计时，应对行驶在该路上的车型的这两项指标进行了解，以便控制阻力的变化范围，满足主要车型的要求。
根据汽车动力特性，汽车上坡时，若坡度较缓，汽车的行驶阻力之代数和小于或等于汽车所用排档的牵引力，汽车就能用该排档按等速或变速（加、减速）走完这段坡道全长。
当坡度较陡，汽车上坡的行驶阻力之代数和大于汽车所用排档的牵引力时，在坡道很短的情况下，在上坡前只要提高汽车的初速，利用动力冲坡的原理，在车速降到临界速度之前即使不换档也可冲过此坡道。但如果坡道既长又陡，这时汽车利用动力冲坡无法冲过这坡道，必须在车速下降到某一程度时，换到较低档位来求得较大的动力因素，从而增大牵引力，汽车才能继续上升，走完全程，但换为较低档，汽车速度慢了。若汽车已换为Ⅰ档仍克服不了行驶阻力之代数和，说明这坡道太陡，汽车无法提供更大的动力因素，则汽车爬不上此坡，汽车速度降到临界速度以下，直至熄火停车。
汽车使用低档时间越长或换档次数太多，会增长行驶时间，增加汽车燃料消耗和机件磨损。其中行驶时间是汽车运输经济效益的关键，而从汽车动力特性图上又可看出道路纵坡对车速影响极大（i越大，需要的D越大，而D越大，使用的档位越低，则车速越慢）。为了使汽车能保持较高的车速行驶，少用低档或减少换档次数，对道路纵坡提出如下要求：
１、 纵坡度力求平缓；
２、 陡坡宜短，长坡道的纵坡度应加以严格限制；
３、 纵坡度变化不宜太多，尤其应避免急剧起伏变化，力求纵坡均匀。

第三节  纵坡设计

一、纵坡设计的一般要求

为使纵坡设计经济合理，在纵坡设计时一般要求为：
１、 满足《标准》中有关纵坡的规定要求；
    2、纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，关并应尽量避免《标准》中的极限值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。
    3、应综合考虑沿线的地形、地质、气候等自然情况，并根据需要采取一定的技术措施，以保证公路的稳定和畅通。
    4、尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程造价。

二、最大纵坡

最大纵坡是指在纵断面设计中，各级公路允许采用的最大坡度值。越岭公路常常采用较大纵坡，这是因为纵坡越大，路程就越短，一般来说工程量也越省。但由于汽车牵引力有一定的限制，故纵坡不能采用太大值，必须对最大纵坡加以限制。
1、确定最大纵坡应考虑的因素
（1）汽车的动力性能：要根据公路上行驶的车辆，按汽车行驶的必要条件和充分条件来确定；
（2）公路等级：公路等级愈高，则要求行车速度越高，从动力特性图看，对同类型车辆来说，速度越高，其爬坡能力就愈低，所以不同等级的公路有不同的最大纵坡值；
（3）自然因素：公路所经地区的地形、海拔高度、气温、雨量、湿度和其它自然因素，均影响汽车的行驶条件和上坡能力。
2、最大纵坡的确定
最大纵坡是公路纵断面设计的重要控制指标，特别是在山岭区，纵坡的大小，直接影响到路线的长短、使用质量、运输成本和工程造价。
最大纵坡的决定主要根据汽车的动力性能、公路等级、自然因素，并要保证行车安全。汽车沿陡坡行驶时，因克服升坡阻力及其他阻力需要增大牵引力，车速便会降低，若陡坡过长，将引起汽车水箱“开锅”（即沸腾），气阻等情况，严重时，还可能使发动机熄火，使驾驶条件恶化，若沿陡坡下行，因制动次数增多，制动器易发热而失效，司机心理紧张，易引起交通事故。当道路泥泞时，情况更为严重。因此，我国《标准》对各级公路的最大纵坡规定如表3－3
                      各级公路最大纵坡                      表3－3
公路等级 高速公路 一 二 三 四
计算行车速度(km/h) 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20
最大纵坡(%) 3 4 5 5 4 6 5 7 6 8 6 9
注：（1）高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡可增加１％
   （2）海拔２000m以上或严寒冰冻地区的山岭重丘区公路，最大纵坡不应大于８％。
最大纵坡只是在线形受地形限制严重的路段才准采用。例如，越岭路线为争取高度、缩短路线长度或避开困难工程可应用最大纵坡。在一般情况下应尽量采用较小的纵坡，以利将来提高公路等级。

三、最小纵坡

为了保证挖方路段、设置边沟的低填方路段和横向排水不畅路段的排水，以防止积水渗入路基而影响其稳定性，一般在这些路段避免采用水平纵坡。所以《标准》规定在各级公路的长路堑路段，以及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3％的纵坡，否则应对边沟作纵向排水设计。

四、纵坡折减

在海拔３000m以上的高原地区，因空气稀薄而使汽车发动机功率降低，相应地降低了汽车的爬坡能力；此外，在高原地区行车，汽车车箱容易开锅，破坏冷却系统。故《标准》规定在海拔３000m以上的高原地区行车，各级公路的最大纵坡值应按表３－4的规定折减，最大纵坡折减后，如小于４％，则仍用４％。
                            高原纵坡折减值                     表３－4
海拔高度（m） 3000~4000 4000~5000 5000以上
折减值（％） 1 2 3

五、坡长限制

坡长限制主要是指对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制，现分述如下：
1、最大坡长
按动力因素的要求，对较陡纵坡的坡段，其坡长应较小。从实际观测调查的结果表明，对纵坡＞５％的坡段，若其坡长过大，上坡时需提高D值而采用较低档且速度下降，发动机易受磨损甚至熄火停驶；下坡时坡度阻力为负值而使汽车加速行驶，为保证行车安全往往使用制动器来减速，多次制动会使制动器失灵甚至造成车祸。因此，对纵坡＞5％的坡段，其最大坡长必须加以限制。《标准》对各级公路不同纵坡的最大坡长规定见表3－5所列。高速公路和一级公路纵坡及坡长的选用应充分考虑车辆运行质量要求。对高速公路即使纵坡为2％，其坡长也不宜过长。二级、三级、四级公路当连续纵坡大于5％时，应在不大于表所规定的长度处设缓和坡段。
                       各级公路纵坡长度限制（m）                表3－5       
公路等级 高 速 公 路 一 二 三 四
计算行车速度（km/h） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20

纵
坡
坡
度
(％)
 3 900 1000 1100 1200 1000 1200 1100     
 4 700 800 1000 1000 800 1000 900 1100 1000 1100 1100 1200
 5  600 700 800  800 700 900 800 900 900 1000
 6   500 600  600  700 600 700 700 800
 7        500  500  600
 8          300  400
 9            200
2、最小坡长
坡段的最小长度限制，是基于：
（1）布设竖曲线的要求，各转坡点必须用竖曲线来联接相邻两坡段，因此，一个坡段的最小长度，就应等于转坡点竖曲线的切线长度之和。
（2）汽车行驶要求，公路设计应尽量减少纵坡转折以满足行车平顺性，即在一般情况下，应保证汽车在坡道上行驶时间为9~15s。
由此《标准》对各级公路的最小坡长规定见表3－6
                          各级公路最小坡长                    表3－6
公 路 等 级 高 速 公 路 一 二 三 四
计算行车速度(km/h) 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20
最小坡长(m) 300 250 200 150 250 150 200 120 150 100 100 60
3、缓和坡段
当纵坡＞5％的坡段达到限制坡长后，按规定设置的较小纵坡的坡段，称缓和坡段，其目的是减轻上坡时汽车的机件磨损和降低下坡时制动器的过高温度，以保证行车安全。
缓和坡段的纵坡不应大于3％，其长度应不小于表3－6最小坡长的要求。对一般公路的山岭重丘区路段，如缓和坡段设在平曲线半径较小处，如二级公路小于80m、三级公路小于40m、四级公路小于20m，这时的缓和坡段长度应予增加，所增加的长度为该平曲线半径值。

六、平均纵坡

由若干坡段组成的路段，其两端点的高差与路段长度之比称为平均纵坡，用符号ip表示，即
                                       （3－14）
式中：ip  路段平均纵坡（％）；
      H  路段两端点的高差（m）；
      L  路段的长度（m）。
在山区公路的纵坡设计时，可能会不间断地交替使用标准规定的最大纵坡和缓和坡段，这似乎是合法的，但会造成汽车长时间用低档爬坡或下坡需频繁刹车制动甚至发生不良后果，这就不合理。避免产生这种现象的办法是对路段的平均纵坡进行控制。《标准》规定：为了合理运用最大纵坡、坡长和缓和坡段的规定，以保证车辆安全顺利行驶，二、三、四级公路越岭线的平均纵坡，一般以接近5.5%（相对高差为200~500m）和5%(相对高差>500m)为宜，并注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。

七、合成坡度

公路在平曲线地段，若纵向有纵坡并横向有超高时，则最大坡度既不在纵坡上，也不在超高上，而是在纵坡和超高的合成方向上，这时的最大坡度称之为合成坡度。合成坡度用符号i合表示，其值可用下式计算
                                                  （3－15）
式中：i合  合成坡度（％）；
      i  路段纵坡（％）；
      ib  路段超高横坡（％）。
汽车在有合成坡度的地段行驶，若合成坡度过大，当车速较慢或汽车停在合成坡度上，汽车可能沿合成坡度的方向产生侧滑或打滑；同时若遇到急弯陡坡，对行车来说，可能会在短时间向合成坡度方向下滑，因合成坡度比纵坡和横坡均大，所以速度会突然加快，使汽车沿合成坡度冲出弯道之外而产生事故；此外，在合成坡度上行车还会造成汽车倾斜、货物偏重，致使汽车倾到。因此，对合成坡度也应加以限制。我国《标准》规定各级公路的最大容许合成坡度如表3－7所示；对积雪严寒地区，各级公路的合成坡度应不大于８％。当陡坡与小半径曲线重叠时，在条件允许时，宜采用较小的合成坡度。为保证路面排水迅速，各级公路的最小合成坡度应不小于0.5%。
                            合成坡度值                    表3－7
公 路 等 级 高 速 公 路 一 二 三 四
计算行车速度(km/h) 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20
合成坡度(%) 10.0 10.0 10.5 10.5 10.0 10.5 9.0 10.0 9.5 10.0 9.0 10.0

八、爬坡车道

爬坡车道是高速公路和一级公路在陡坡路段正线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道。在道路纵坡较大的路段上，载重车爬坡时需克服较大的坡度阻力，车速下降，大型车与小汽车的速差变大，超车频率增加，对行车安全不利。速差较大的车辆混合行驶，必将减小快车的行驶自由度，导致通行能力降低。为了消除上述种种不利影响，宜在陡坡路段增设爬坡车道，把载重车从正线车流中分离出去，可提高小汽车行驶的自由度，确保行车安全，增加路段的通过能力。
一般讲，最理想的路线纵断面本身就应按不设置爬坡车道来设计纵坡，但这样往往会造成路线迂回或路基高填深挖增大工程费用。在多数情况下采用稍大的坡度值而增设爬坡车道会产生既经济又安全的效果。
《公路路线设计规范》中规定高速公路和一级公路，当纵坡大于4％时，可沿上坡方向行车道右侧设置爬坡车道，爬坡车道的宽度一般为3.5m。设不设爬坡车道，要根据与减小纵坡不设爬坡车道进行技术经济来比较。除此之外，凡符合下列情况之一者，也应设置爬坡车道：
1、沿上坡方向载重汽车的行驶速度降低到表3－8所规定的容许最低速度以下时；
                      上坡方向容许最低速度                  表3－8
计算行车速度（km/h） 120 100 80 60
容许最低速度（km/h） 60 55 50 40
2、上坡路段的小时交通量超过设计通行能力时；
3、高速公路和一级公路，当纵坡大于4％时。
从上述设置爬坡车道的条件看，设置爬坡车道的目的主要是为了提高高速公路和一级公路的通行能力，以免影响较高车速的车辆行驶。如果二级公路平原徽丘区的纵坡大于４％，当交通量很大、载重汽车比率较大时，若车速低于容许最低速度的路段长度大于1000m,也可设置爬坡车道.
当公路的车道数为六车道以上时,行车之间相互影响的程度已不大,就不必设置爬坡车道.
隧道、大桥、高架桥及深挖方路段，若因设置爬坡车道会使工程费用增加很大时，爬坡车道可暂时不设，视交通量增长程度和行车速度情况在改建公路时再考虑设不设爬坡车道。
                      爬坡车道的超高横坡度                表3－9
主线的超高坡度（％） 10 9 8 7 6 5 4 3 2
爬坡车道的超高坡度（％） 5 4 3 2
由于爬坡车道上的车速比行车道上的低，故超高坡度比行车道可相应小一些。爬坡车道超高的旋转轴为爬坡车道内侧边缘，其超高横坡度规定如表3－9
爬坡车道的加宽应按行车道加宽的有关规定进行。
爬坡车道的长度及起、终点应按下述规定进行：
1、爬坡车道长度应与主线相应纵坡长度一致；
2、爬坡车道起点处过渡段三角端的长度为45m；
3、为使载重汽车车速恢复到容许最低速度，在爬坡车道末端应设置如表3－10所规定的附加长度，以便载重汽车加速后顺利进入车道。该附加长度包括爬坡车道终点过渡三角端的长度（60m）在内。
                        爬坡车道末端附加长度                 表3－10
附 加 段 的 纵 坡
（％） 下 坡 平 坡 上        坡
   0.5 1.0 1.5 2.0
附 加 长 度（m） 120 200 250 300 350 400
设计爬坡车道应综合考虑它同原行车道线形设计的关系，其起、终点应设在通视良好，便于辨认，过渡顺适的地点。
长而连续的爬坡车道，其右侧应按规定设置紧急停车带。

第四节   竖曲线设计

一、竖曲线的种类和作用

纵断面上两相邻纵坡线的交点为变坡点，为保证汽车安全、顺适及视距的需要而在变坡点处设置的纵向曲线称为竖曲线。
如图3－3所示，竖曲线不外乎为开口朝上或开口朝下两个形式。因此，竖曲线分为两种：①将开口朝下的曲线称为凸形竖曲线,其曲线半径以R凸表示；②将开口朝上的曲线称为凹形竖曲线，其半径以R凹表示。
a) b)

 

图3－3      竖曲线
                               a) 凸形竖曲线；  b) 凹形竖曲线
竖曲线的主要作用有：①起缓冲作用,以平缓的竖曲线取代折线可消除汽车在该处的颠簸,增大乘客一定的舒适感；②确保公路纵向的路面视距，在凸形竖曲线处，倘若纵坡坡差较大时，若无竖曲线，则盲区部位的路障便看不见，如图3－4；如若设置了适当的竖曲线，则视距将获得保证。

 

 

 

                          图3－4 不设竖曲线而产生的盲区

二、竖曲线要素计算

《标准》规定竖曲线的线形采用二次抛物线，见图3－5所示，其要素计算如下。
二次抛物线的数学方程式为x=2py，若将坐标原点设在竖曲线顶点时，其参数p即竖曲线顶点的曲率半径又称竖曲线半径，用符号R表示，则竖曲线的方程式为x=2Ry。

 

 

                              图3－5  竖曲线要素计算
由于值很小，竖曲线长度可近似为竖曲线始终点的水平距离L，竖曲线的切线长T可近似为竖曲线长度的一半，据此，竖曲线要素的计算公式为
                                    （3－16）
式中：R  竖曲线半径（m）；
      L  竖曲线的曲线长（m）；
      T  竖曲线的切线长（m）；
      E  竖曲线的外距（m）；
        两相邻纵坡的代数差，以小数计，在竖曲线要素计算时取其绝对值计；
      y  竖曲线上任意点到切线的纵距，即竖曲线上任意点与坡线的高差（m），亦称改正值；
x  竖曲线上任意点与竖曲线起点或终点的水平距离（m）。

三、竖曲线的半径

（一）、凸形竖曲线
汽车在凸竖曲线上行驶时，因前方隆起使驾驶员视线受障碍，因而设计时满足视距要求是主要问题。
1、设置原理
如图3－4所示，设两相邻坡段Ａ１O和Ｂ１Ｏ的坡度角为和，ＡＡ１＝d1、ＢＢ１＝d2为视点高，公路设计中规定：小汽车d1＝1.2m,大汽车d1=1.5~1.6m,而通常均取d1=1.2m以策安全；根据图示有：
                            令  
则           
当       rmi n = S   时     = k
故                       （3－17）
式中：rmin  最小可见长度（m）；
      S  实用路面视距长度（m）；
 相邻公路纵坡坡差；
k 能自然保证视距时的纵坡坡差，称临界坡差。
因此，停车视距时，取d2＝０；会车视距时，可取d1  d2，则
停车视距时：                              （3－18）
会车视距时：                              （3－19） 
显然，如为相邻公路实际坡差时，则
当  k时，已自然保证视距，可不设竖曲线；
当  k时，不能保证视距，需设竖曲线。
这就是竖曲线的设置原理。它对于判断是否需要设置竖曲线有一定意义。但是，应当指，我国公路设计现已规定：无论  k 或  k，一律应设置竖曲线。
2、凸形竖曲线半径Ｒ凸
如图3－6所示，竖曲线长度与视距长度间有大于或小于两种情况，现分述如下。
（1）竖曲线长度Ｌ＞视距长度Ｓ (见图3－6a)所示)
根据图示几何关系可近似得：
             ，由此得 、 ，则
              
                      
当采用停车视距ST时，d1＝1.2m, d2=0.1m,   ，即
                                             (3－20)
                                 
当采用会车视距SH时， d1=d2=1.2m, 则
                                             (3－21)
式中符号同前。
        a)                             b)

 

 

                         a) L>S                 b) L<S
                            图3－6 凸形竖曲线L与S的关系
（2）竖曲线长度Ｌ＜视距长度Ｓ  (见图3－6b)所示
当相邻公路纵坡坡差为时，据几何关系可近似导得最小凸形竖曲线半径R凸为：
                      （3－22）
当采用停车视距ＳＴ时，
                                                （3－23）
当采用会车视距ＳＨ时，
                                              （3－24）
（二）、凹形竖曲线
当汽车行驶在凹形竖曲线上时产生的离心力与汽车的重力方向相同，易产生震动、冲击，甚至会因弹簧超负荷而产生不良的后果，因而设计时应控制离心加速度以保证行车的安全、舒适。汽车在曲线上行驶时，其离心加速度为 a=v2/R  m/s２。根据试验，认为离心加速度限制在０.5~0.7m/s2比较合适。
若将速度单位换成km/h计算，则得凹形竖曲线的最小半径R凹为：
                                             (3－25)
式中：a  离心加速度（m/s2），常取0.5~0.7m/s2；
其它符号意义同前。

四、按行驶时间计算竖曲线最小长度

当竖曲线两端直线坡段的坡度差很小时，即使半径较大，竖曲线的长度亦有可能较小，此时汽车在竖曲线段倏忽而过，冲击增大，乘客不适；从视觉上考虑也会感到线形突然转折。因此，汽车在竖曲线上行驶时的时间不能太短，以此来控制竖曲线长度，即
                                         （3－26）
式中：L  竖曲线长度（m）；
v, V 计算行车速度，（m/s，km/h）；
t  行车时间，（s）。
经统计，在竖曲线上行车时间t为3s时，驾驶员操作较为方便，旅客感觉良好，所以通常取t 为3s，则
                                        （3－27）
式中：Ｌmin  凸形或凹形竖曲线的最小长度长度（m）；
其余符号意义同前。

五、竖曲线半径和长度的《标准》规定

《标准》规定各级公路在纵坡变更处均应设置竖曲线，竖曲线的最小半径和最小长度规定如表里如3－11。通常应采用大于或等于表列一般最小值，当受地形条件及其它特殊条件限制时方可采用表列极限最小值。
公路竖曲线最小半径和最小长度                表3－11
公路等级 高  速  公  路 一 二 三 四
计算行车速度(km/h) 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20
凸形竖曲线半径(m) 极限最小值 11000 6500 3000 1400 6500 1400 3000 450 1400 250 450 100
 一般最小值 17000 10000 4500 2000 10000 2000 4500 700 2000 400 700 200
凹形竖曲线半径(m) 极限最小值 4000 3000 2000 1000 3000 1000 2000 450 1000 250 450 100
 一般最小值 6000 4500 3000 1500 4500 1500 3000 700 1500 400 700 200
竖曲 线 最小长 度(m) 100 85 70 50 85 50 70 35 50 25 35 20

六、竖曲线设计和计算

1、竖曲线设计
竖曲线设计的主要内容是选定半径和做好相邻竖曲线的衔接。
综前所述，竖曲线半径的选定，在不过分增加工程数量的情况下，应选用大于或等于一般最小半径的半径；只有在地形限制或其它特殊困难时，才选用极限最小半径。
                  从视觉效果所需的最小竖曲线半径            表3－12
计算行车速度（km/h） 凸形竖曲线（m） 凹形竖曲线（m） 计算行车速度（km/h） 凸形竖曲线（m） 凹形竖曲线（m）
120
100
80 20 000
16 000
12 000 12 000
10 000
8 000 60
40 9 000
3 000 6 000
2 000
当公路等级较高，需获得良好的视觉效果来满足行车要求时，表3－12所列为从视觉效果要求的最小半径值，在有条件下可参照采用。
当相邻两坡段的转坡角较小时，更应选用较大的竖曲线半径，以满足最小坡长的要求。但当转坡角很小时，可能出现纵坡小于0.3%且有一定长度不利于排水，这时就应重新设计纵坡或竖曲线以满足排水要求。
两相邻竖曲线，当它们的转向相同（转坡角都为正或为负）时，称为同向曲线；当它们的转向相反（转坡角一个为正、另一个为负）时，称为反向曲线，尤其同向凹形竖曲线，如果它们之间的直线坡段不长，应合并为单个曲线或复曲线形式的竖曲线，以免形成断臂曲线；对反向竖曲线，最好中间设置一段直坡，直坡段的长度一般不小于计算行车速度的3s行程。
2、竖曲线计算
竖曲线计算主要包括竖曲线起、终点桩号计算和竖曲线上各桩号设计标高的计算。
根据已确定的纵坡和选定的竖曲线半径，即i和为已知，就可按式（3－16）计算的竖曲线基本要素Ｔ、Ｌ和Ｅ，则
竖曲线始点桩号＝转坡点桩号－Ｔ
竖曲线终点桩号＝转坡点桩号＋Ｔ
由于设置了竖曲线，在此范围内各桩号的设计标高与坡线标高差值为y，称为竖曲线设计标高改正（修正）值。可按式（3－16）求得，则
凸形竖曲线上的设计标高＝该桩号的坡线标高－y
凹形竖曲线上的设计标高＝该桩号的坡线标高＋y

第五节  公路平面与纵断面的线形组合

一、线形设计概述

道路线形是指一条道路在三维空间中的立体几何形态。线形设计是在路线的各项几何技术指标满足了与道路等级相应的技术标准要求的前提下，进一步研究线形各要素的运用和进行巧妙组合的要求，即将公路平面、纵断面进行合理的组合，以及将平面、纵断面与横断面组合成三维空间的立体线形，并考虑车辆行驶的安全、舒适，满足汽车动力性能与行驶力学的要求，以及充分考虑驾驶人员的视觉和心理舒适要求，保持线形在视觉上的连续和心理上的协调。在保证汽车行驶的安全性、舒适性、经济性的同时，还应考虑线形对地形、地物、景观、视觉等具有适应性、协调性及其在技术上、工程上的经济合理性，以便在条件许可时，选用较高的技术标准，从而提高道路的使用质量。
线形设计时应注意以下几点：
1、路线设计应使公路线形同地形、地物、景观、视觉相协调，以保证汽车行驶的安全、舒适与经济。
2、一条公路不宜频繁变更设计路段。同一设计路段长度不宜过短，线形要素应尽量保持相对均衡，两相邻不同路段之间的技术指标应逐渐变化。
3、线形设计的要求与内容应随公路等级和计算行车速度的不同而异。
高速公路、一级公路以及计算行车速度大于或等于60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素应愈周全。
对于低等级公路或计算行车速度小于或等于40km/h的公路，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值（包括最大、最小值），在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以期充分发挥投资效益。
4、线形设计除应从行驶力学上保证汽车行驶的安全、舒适，在营运上达到经济、合理外，还应注重驾驶者的视觉、心理方面的要求。
5、应根据设计条件尽量选用较高的技术指标，不应轻易采用技术指标中的最小（或最大）值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性，避免线形的突变。
6、在路线交叉前后应尽可能采用技术指标较高的线形，保证行驶安全和提高公路的通行能力。

二、平面线形设计的一般原则

平面线形设计是从线形设计角度研究直线、圆曲线、回旋线这三种要素的合理运用，以及适应地形、地物、地质、景观变化等各种具体条件的基础上，巧妙选用相应技术指标而进行的组合设计和相互配合的有关问题。其设计原则如下：
1、线形应与地形、地物相适应。平面线形宜直则直、宜曲则曲。随地形地势而曲折舒顺的线形，比硬拉直线而大填大挖的线形要好得多，它不仅能灵活地与道路所经地带的地形、地物、环境、景观相协调，而且能减少工程量，节省投资。
2、线形应是连续的，必须避免线形的突变。各项技术指标的变化过渡应尽可能平缓匀顺，例如：避免长直线末端设小半径曲线和大半径与小半径曲线直接连接等；当必须设置小半径曲线时，应在中间插入适当半径的曲线使曲率逐渐变化，否则会造成不连续感，影响行车的安全舒适。
3、线形组合的各项技术指标，应符合相应技术等级的有关规定，即对连续的线形要素的变化，应满足驾驶员的预见性要求。例如：当路线转角较小时，驾驶员容易造成视觉上的错觉，把曲线看成比实际的要小而产生急弯错觉，会造成事故或降低车速，所以应有足够的曲线长；设置复曲线时，相邻曲线半径值不要相差太大，大圆半径不宜大于小圆半径的1.5倍，四级公路也不宜大于２倍，否则会影响线形的连续性和行车安全。
4、两同向曲线应设足够长度的直线，不得以短直线相连而破坏平曲线的连续性（会产生把短直线和两端曲线看成反向弯曲的错觉），不可避免时应调整线形，使之成为一个单曲线或复曲线，或用回旋线组合成卵形、凸形、复合型等曲线。
5、两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用回旋线组合成Ｓ型曲线。一般二级山岭重丘地形的公路和三、四级公路，两相邻反向曲线无超高、加宽时，可径向衔接；无超高有加宽时，中间应设有长度不小于10m的加宽缓和段；工程特殊困难的山岭区三、四级公路设置超高时，中间应有不小于15m的直线。

三、纵面线形设计的一般原则

纵面线形设计是研究直坡段与竖曲线这两种线形要素的运用与组合，以及对纵坡的大小和长短、前后纵坡的协调、竖曲线半径大小及平面线形的配合等有关问题。其原则如下：
1、纵面线形应与地形、周围环境相适应，设计成纵坡缓和、视觉连续且平顺圆滑的线形。如坡长不宜过短，避免在短距离内出现重复凹凸的纵面，因凸起部分遮住前方的路线，而凹下部分又看不见，这对行车安全非常不利。
2、应避免出现能看见近处和远处而看不见中间凹下部分的线形。这种线形一般出现在平面线形的直线段较长的情况，连续的线形被中断后，视觉感到不愉快，即使中间凹下很少也会使驾驶员产生不敢按正常速度行驶的感觉。
3、应避免在两个同向凹形竖曲线间插入短直线，这种线形在短直线处产生隆起的感觉，应把两个竖曲线合并成一个大的竖曲线或改成复曲线。
4、纵坡设计应考虑汽车的性能。最好的纵坡是上坡时载重车挂高速档能上得去，下坡时不用或少用制动器就能安全行驶。在较长的连续坡段，宜将最陡的坡段放在底部，接近坡顶的坡段宜放缓一些。
5、相邻纵坡之代数差小时，竖曲线的半径应尽可能大些，这样驾驶员的视觉就感到协调、匀顺。但要注意，应避免出现小于0.3％的不利于排水的纵坡；在弯道超高过渡段上，为使行车边缘不致出现反坡，路线纵坡不宜小于超高允许变化率。如有上述不利于排水的纵坡和行车道边缘出现反坡时，应重新进行纵坡设计。
6、纵坡设计要与被交叉道路密切配合，立体交叉和平面交叉处前后的纵坡应平缓一些，以利于行车安全。
7、为保证行车安全、提高车速、节约能源和费用、减少大气污染等的需要，各级公路的最大纵坡及坡长限制长度不应轻易采用，而留有余地，一般以采用纵坡平缓、坡长适宜的纵面线形为宜。在积雪和冰冻地区应避免采用陡坡，因积雪冰冻地区路面光滑、摩阻力很小，纵坡较大对汽车行驶造成打滑和方向盘不易控制，易发生行车事故。

四、平、纵线形的组合

（一）、平、纵组合的设计原则
1、平、纵线形的合理组合设计，应保持线形在视觉上的连续性，能自然地诱导驾驶员的视线，使之在高速行驶情况下，能安全舒适地行车。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。在视觉上能否自然地诱导驾驶员的视线，并保持线形在视觉上的连续性，是衡量平、纵面线形组合的最基本也是最重要的指标。
2、平、纵面线形设计的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。这不仅关系到线形的顺适，而且与工程运营经济也有重要关系。在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路和平原微丘区的二级公路，驾驶员在任一点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个，纵面线形起伏不应超过三个。这里指的是在困难地形时的最低要求，如低于这个要求，线形的连续性、均衡性就会明显下降。
3、选用恰当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全，这是良好线形的必要条件。设计时要注意纵坡不要接近水平纵坡（即纵坡在0.3％以下）状态，也应避免形成合成坡度过大的线形。因为合成坡度过小，路面排水迟缓和滞水，妨碍汽车高速行驶；合成坡度过大，妨碍行车安全和容易发生事故，特别是在积雪严寒冰冻地区危险性更大。
4、平、纵组合设计应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。优美的线形景观，可以起到观赏悦目的作用，减轻调整驾驶的疲劳感，合宜的景观设计还能起诱导视线的作用。
(二)、平、纵组合的基本要求
1、平曲线与竖曲线重合时，平曲线应稍长于竖曲线，即“平包竖”，如图3－7
2、平曲线与竖曲线的顶点对应关系，最理想的是顶点重合，如果平曲线与竖曲线的顶点错开不超过四分之一时，还可以得到较理想的线形，如果超过四分之一时，就会出现配合得很差的线形。
3、平曲线和竖曲线半径大小应保持均衡，可使线形顺滑优美，视觉上获得美学上的满足，且行车安全舒适，这是平、纵线形组合设计的重要环节。平曲线半径大时，竖曲线半径也要相应的大；平曲线长时，竖曲线也须相应的长，这样就可以达到两者均衡。平曲线和竖曲线半径达到均衡的定量指标，一般而言（平、竖曲线重合），表３－13所列的平、竖曲线的对应关系，是考虑了视觉要求和工程费用相协调平衡的关系值。
4、选择适宜的合成坡度，有条件时，一般最大合成坡度不宜大于８％，最小合成坡度不小于0.5％，应避免急弯与陡坡相重合的线形。
平、竖曲线半径的协调关系表     表3－13
平曲线半径(m) 竖曲线半径(m)
500
700
800
900
1 000
1 100
1 200
1 500
2 000 10 000
12 000
16 000
20 000
25 000
30 000
40 000
60 000
100 000
                                         图3－7  平曲线与竖曲线的位置组合
五、桥隧与路线线形的配合

（一）、桥头引道线形与桥上线形的配合
1、桥头引道线形与桥上线形设计，应符合平、纵线形组合设计的原则和基本要求，各级公路的各类桥涵的线形及其与路线的衔接，应符合路线布设的有关规定。如当桥上线形为曲线时，其各项技术指标就符合曲线布设的规定；桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道的纵坡不宜大于5%，位于市、镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和引道纵坡均不得大于3%；桥头两端引道线形，应与桥上线形相互配合，否则会产生不连续、不圆滑的不良线形，影响行车安全等。
2、桥梁及引道在线形中位置，对视线有一定的影响，应综合考虑与路线的配合，桥梁构造物的设置不能遮挡视线。如果桥梁设在弯道前面，这对视线是不利的，护栏、缘石往往挡住道路前进方向的视线，
3、公路跨河桥或跨线桥，一般宜作正交设计，以减少桥长。但是，单纯为了缩短桥梁、降低造价，勉强正交，致使桥头接线的平曲线半径过小而形成急弯等，将降低车速且影响安全，这是不可取,必须斜交时其交角应大于45为宜。
4、高速公路、一级公路的平、纵技术指标较高，平曲线和纵坡均较长，当设置桥梁时，常会遇到在弯道或纵坡上，必要时，就应随之布设成弯、坡、斜桥以适应地形和线形的需要，平面上使桥梁与路线保持良好的连续性、顺适性，纵面上使路线到桥梁能均匀过渡，并使纵面线形连续而不产生突变。
(二)、隧道洞口连线与隧道线形的配合
1、隧道洞口连线与隧道线形设计，应符合平、纵线形组合设计的原则和基本要求。各级公路的隧道线形及与路线的衔接，应符合路线布设的有关规定。隧道两端平面线形与路线线形相一致的最小长度应符合规定，见表3－14所列。隧道两端的接线纵坡，应有一段距离与隧道纵坡保持一致，以满足设置竖曲线和保证各级公路停车和会车视距的要求。当隧道两端受地形条件限制不能满足有关规定时，应采取有效措施确保行车安全。
                隧道两端平面线形与路线线形相一致的最小长度    表3－14
公路等级 高速公路 一 二 三 四
地    形 平原微丘 重丘 山岭 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘
最小长度(m) 100 80 60 40 80 40 60 20 40 15 20 10
2、隧道以采用直线线形为宜；由于平曲线隧道即使不设超高、加宽，在测量、衬砌、吊顶等工作都很复杂，且对自然通风不利，故应避免隧道内设平曲线；如必须设置时，应采用不设超高的平曲线半径，并满足停车视距的要求；当受地形条件及其它特殊情况限制布设在设超高的圆曲线区段时，其各项技术指标应符合路线布设的有关规定。
3、隧道内应避免采用平坡，纵应不小于0.3%并不大于3%，以便洞内排水和减少汽车排出的有害气体影响洞内能见度和人体健康。纵坡的形式，一般可设置成单面坡或人字坡；隧道内纵坡变更处应设置竖曲线，其半径应选用较大值，以利于通视和通风。
4、高速公路、一级公路一般应设计成上、下行分离的两座独立隧道，以节约投资和方便施工。为了确保两相邻隧道间具有足够的强度和稳定性，应分别置于围岩压力相互影响及施工影响范围之外，不致危及两相邻隧道的施工及结构安全。两相邻隧道的最小净距可按表3－15选用。同时隧道洞口两端应选择适当位置，在洞口连接线间设置出口和联络线，以备转向和救灾之急用。
                          相邻隧道最小净距                      表3－15
围岩类别 Ⅵ Ⅴ~Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
净  距(m) (1.5~2.0)B (2.0~2.5)B (2.5~3.0)B (3.0~5.0)B >5.0B
 
第六节  纵断面设计成果

一、纵断面图的绘制

纵断面图是路线纵断面设计的成果，也是公路设计的主要文件之一，它反映路线中心地面的起伏情况与设计标高之间的关系。把它与平面线形结合起来，就能反映出公路路线在空间的位置。
纵断面图采用直角坐标，以横坐标表示水平距离，纵坐标表示垂直高程。为了明显地表明地形起伏，通常用纵坐标的比例尺比横坐标的大10倍。常用的比例尺有：横坐标采用1：2000或1：5000，纵坐标采用1：200或1：500等。
按设计要求，纵断面图的上半部应示出高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素，注出桥涵的位置、结构类型和孔径；水准点的编号、位置和高程，与公路或铁路交叉的桩号和路名，断链桩的位置、桩号和长短链关系，以及跨越河流的洪水位、影响路基高度的沿线河流洪水位、地下水位等；图的下半部分应标出地质土壤、坡度与坡长、设计标高、地面标高、里程桩号、直线及平曲线等栏目，若上半部中未示出各桩号的施工高度时，应在下半部中增设施工标高栏。图3－8为某路段的路线纵断面图，路线纵断面图亦可由电子计算机绘出。

二、路基设计表

路基设计表是公路设计文件的组成内容之一，它是综合路线平面设计、纵断面设计和横断面设计的成果汇编而成，它基本上可以代替平面、纵断面和横断面设计图，表中填列所有整桩、加桩的填挖高度、路基宽度（包括加宽）、超高值等有关资料，是路基横断面设计的基本数据，也是施工的依据之一。路基设计表见表3－16。
路基设计表的填算方法简述如下：第1栏至第14栏来自平面、纵断面设计资料，第15栏至第22栏来自横断面设计资料，第23栏为必要的说明栏。对直线段和不设超高、加宽的平曲线段不难填写，对设置超高、加宽的路段，应逐桩按相应的超高、加宽计算方法，分别计算后填写。对表3－16中的有关栏目的说明如下：
1、第11栏（设计标高）是指未设置超高、加宽前路基边缘的标高，如为改建公路可为中线标高。
2、第18栏至20栏（路基边缘及中桩与设计标高之差）中，若无超高、加宽时，路基边缘高程即设计标高，中桩与设计标高之差即设路肩横坡和路拱横坡后的高差；若有超高、加宽时，因设置超高、加宽而产生高差，应分别进行计算。
3、第21栏即第13栏与第19栏之差，第22栏即第14栏与第19栏之差。
                                路基设计表                表3－16