線形 (路線)
路線が高さの違う二点を結ぶとき、その間の路線は勾配を持つこととなる。この勾配は後述する片勾配と区別するため、とくに縦断勾配と呼ぶこともある。
勾配の程度は一般に百分率または千分率を用いて表す。道路の勾配は百分率を用いるのが一般的であり、5パーセントであれば水平に100 m進んだとき5 mの高低差を持つ勾配である。一方、道路に比べ勾配の小さい鉄道では千分率をもって示し、10パーミルであれば水平に1000 m進んだとき10 mの高低差を持つ勾配となる。また、勾配が0、すなわち平坦であることを、とくにLevel(レベル)と呼ぶ。
大きな勾配は、走行する車両の速度に影響する。急勾配の上り坂は車両の加速に負担を与え、急な下り坂ではブレーキの効きが悪くなることから、やはり高速走行には適さない。したがって、路線の設計速度に応じて、勾配の最大値が設定されているのが一般的である。また、平面線形と同様に、やむをえず急勾配を設定する際には速度制限を設けることがある。
右表に日本の道路の事例として道路構造令により定められている「設計速度に対する縦断勾配の制限値」を示す。設計速度が高いほど、縦断勾配に厳しい制限値を設けていることがわかる。
遠心力は車両のみならず、車両内の搭乗者・乗客等にも作用する。過大な遠心力は乗り心地にも影響を与えるが、適切な片勾配やカントは乗り心地も改善する。たとえば、遠心力と片勾配・カントによる回転力が一致した場合、車内の人間は遠心力を感じない。注意していれば垂直方向加速度の変化(感じる重力の変化)に気がつく可能性はあるが、水平方向に加速度を受けるよりは乗り心地への影響は遙かに小さい。