从人工驾驶到无人驾驶,车辆的性能和技术在不断发展,但是高速公路120km/h的最高设计速度已有70余年未有改变,路不适应车的问题已然出现。为了满足目前车辆性能以及未来技术的发展,本论文在借鉴了德国、法国和美国高速公路设计理念的基础上,提出了超高速公路的概念及确定了最高设计速度,以满足当下车辆的性能及为将来实现不限速高速公路奠定基础。基于最不利车型参数,本论文通过理论分析和ADAMS仿真等手段,对超高速公路的几何设计指标取值问题进行了研究。在横断面设计指标方面,本文在借鉴德法美等国设计经验的基础上,结合理论分析研究了超高速公路的车道宽度、车道数、左侧路肩宽度和中央分隔带宽度;在平面设计指标方面,基于驾驶员视觉特性和心理特性研究了超高速公路的直线长度、结合理论分析和仿真模拟研究了圆曲线半径与缓和曲线线形及其长度、从舒适性以及排水效率的角度研究了超高过渡方式,以及基于车辆制动减速度研究了停车视距。在纵断面设计指标方面,从控制行驶速度差不过大的角度,基于最不利动力参数通过仿真模拟研究了超高速公路的纵坡坡度与纵坡坡长,从满足视距和舒适性需求的角度通过理论分析研究了竖曲线半径和长度。本文还通过仿真分析了超高速公路平纵组合路段,平纵几何设计指标取值与速度及车辆动力学指标之间的关系,以及从空间三维线形的角度,分析了指标取值对空间线形的曲率及挠率的影响,再次从控制空间线形曲率和挠率不至于过大的角度检验了平纵几何设计指标取值的合理性。论文还从通行能力和时间效益等两个角度,对超高速公路的社会经济效益进行了分析和研究,通过理论分析发现超高速公路较普通高速公路通行能力有明显提升,且在经济发达地区能带来较好的时间效益。论文还对超高速公路的标志、标线和视线诱导标等安全设施的设计方法进行了研究。基于驾驶员的视觉特性确定了与设计速度相适应的指路标志的汉字高度及版面尺寸,基于视像连续原理确定了标线的设置间距,以及基于曲线曲率最佳感知精度确定了视线诱导标布置的合理间距和高度。最后通过UC-win/Road驾驶模拟仿真软件检验了安全设施在超高速公路上的设置效果。本论文的研究成果为超高速公路的几何设计和安全设施设计提供了理论依据和技术指导,也为超高速公路建设的必要性提供了理论支撑,填补了超高速公路研究内容的不足。论文进一步完善了超高速公路的几何设计理论体系和安全设施设计方法,为我国未来建设安全、舒适和快捷的超高速公路提供了理论指导和技术参考。