公路建设发展迅猛，行车安全问题日益严峻，其中影响行车安全的一个重要因素的就是公路的线形设计问题，公路线形必须符合汽车行驶特性的要求，应注重连续性、均衡性和协调性线形设计原则，保证行车安全。而影响公路线形设计的最主要因素就是车速预测问题。 正是由于存在这个问题，因此本文提出了理论运行车速的概念以及其在公路线形设计中应用的方法。理论运行车速是指在良好的气候条件和自由流交通条件下，汽车行驶只受到公路本身线形条件影响，技术熟练的驾驶员驾驶汽车沿某条公路行驶时，在节油，安全以及高效率通行的前提下应该运行的速度。 由于期望运行速度的重要性，本文针对如何确定期望运行速度提出了具体方法，针对小客车提出了基于现有回归模型取极限的确定方法；而针对货车则提出了基于汽车动力性能，安全性以及车型市场占有率的确定方法，并通过论证得出期望运行速度不是一个静态的值，随着科技的发展，汽车性能和安全保护设施的完善，期望运行速度将会越来越大。 基于公路平、纵断面线形，同时结合汽车动力性和驾驶员行为特征建立了理论运行车速预测模型。假设一条公路在纵断面和平面上都是连续的，分别建立了纵断面速度预测模型和平面速度预测模型，最后通过平纵组合模型实现了最终速度预测。其中平纵组合在平、纵断面两速度重要性上以及大速度影响力上有一定的随意性，本文通过选择合适的组合方程，引入两个权重系数，很好的解决了这个问题。 本文通过模型内和模型外两部分论证了预测模型的可实现性。模型内部分包括了模型的可行性、可实施性以及理论运行车速的现实性。最后通过模型外的论证分析，即通过理论运行车速与试验路段实测速度的比较验证了理论运行车速预测模型符合理论运行车速定义的要求，验证了预测模型是可靠的。根据试验路段设计资料得到理论运行车速图，由观测得到试验路段实测速度。经过实测速度与相应点的理论运行车速的比较分析可以证明理论运行车速预测模型具有很好的合理性，包括理论运行车速定义的合理性以及在实际应用中可以用理论运行车速代替运行车速V85等其他车速的合理性。