第二章第九节公路平面设计成果(精)
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公路平面设计(共6张PPT)
自然因素与路线的相互影响
人-车-路-环境
选线的方法与步骤
1．全面布局
全面布局主要是解决路线的基本走向，即在起点、终点 和中间大控制点之间按选线原则寻求最合理的路线走向。 2．逐段安排 逐段安排是在路线的基本走向确定以后，进一步加密 控制点，解决路线局部性方案的工作。 3．具体定线
这是在逐段安排的小控制点之间，根据技术标准，结合自 然条件，综合考虑平纵横三个方面因素，适当移动交点， 进行穿线，具体定出路线中线位置的工作。具体定线在详 测时进行。
《公路平面设计》
——线路总体设计和选线原则与要点
道桥系
二○○七年五月
平面设计在公路设计中的地位
设计中的关键, 起画龙点睛之 笔! 线路总体设计和选线原则与要点
选线原 则
选线原则 比安均协选全衡调原原原 原则则则则 设全设《 设平这线全自 线自自全线设全设自设逐全《《线设逐全全这线线计面计公计面是中面然路然然面路计面计然计段面公公路计段面面是中路— — —中 布 中 路中 设 在 线 布 因总 因 因 布 总 中 布 中 因 中 安 布 路 路 总 中 安 布 布 在 线 总———的局的平 的计逐位局素 体素素局体的局的素的排局平平体的排局局逐位体线线线关主关面 关在段置主与 设与与主设关主关与关是主面面设关是主主段置设路路路键要键设 键公安的要路 计路路要计键要键路键在要设设计键在要要安的计总总总是计 路排工是线 和线线是和是线路是计计和路是是排工和,,,,,,,起起起起起起起体体体解》 设的作解的 选的的解选解的线解》》选线解解的作选画画画画画画画设设设决计小。决相 线相相决线决相的决线的决决小。线龙龙龙龙龙龙龙计计计路中控路互 原互互路原路互基路原基路路控原点点点点点点点和和和线的制线影则影影线则线影本线则本线线制则睛睛睛睛睛睛睛选选选的地点的响 与响响的与的响走的与走的的点与之之之之之之之线线线基位之基要基要基向基要向基基之要笔笔笔笔笔笔笔原原原本间本点本点本确本点确本本间点!!!!!!!则则则走，走走走定走定走走，与与与向根向向向以向以向向根要要要，据，，，后，后，，据点点点即技即即即，即，即即技在术在在在进在进在在术起标起起起一起一起起标点准点点点步点步点点准、，、、、加、加、、，终结终终终密终密终终结点合点点点控点控点点合和自和和和制和制和和自中然中中中点中点中中然间条间间间，间，间间条大件大大大解大解大大件控，控控控决控决控控，制综制制制路制路制制综点合点点点线点线点点合之考之之之局之局之之考间虑间间间部间部间间虑按平按按按性按性按按平选纵选选选方选方选选纵线横线线线案线案线线横原三原原原的原的原原三则个则则则工则工则则个寻方寻寻寻作寻作寻寻方求面求求求。求。求求面最因最最最最最最因合素合合合合合合素理 ， 理 理 理 理 理 理 ，的适的的的的的的适路当路路路路路路当线移线线线线线线移走动走走走走走走动向交向向向向向向交。点。。。。。。点，，进进行行穿穿线线，，具具体体定定出出路路 环保原则
《路线平面设计》PPT课件
100 85 70 50 85 50 70 35 50 25 35 20
安全ppt
35
2、超高缓和段
安全ppt
36
(1)超高缓和段的过渡形式
①无中央分隔带公路
内边轴旋转；中轴旋转；外边轴旋转
②有中央分隔带公路
绕中央分隔带两侧边缘分别旋转；绕中
央分隔带中心旋转；绕各自的行车道中
心旋转
安全ppt
37
极限值(m)
650 400 250 125 60 30 15
路拱 ≤2.0%
5500
4000 2500 1500
600
350
150
不设超高最
小半径(m) 路拱＞
2.0% 7500 5250 3350 1900 800 450 200
安全ppt
20
最小半径指标的应用
（1）公路线形设计时应根据沿线地形等情况，尽 量选用较大半径。在不得已情况下方可使用极限 最小半径；
我国《标准》推荐的缓和曲线是回旋线。
回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线
安全ppt
34
（3）设计标准
《公路路线设计规范》中规定： 各级公路的缓和曲线长度应大于等于表列值。
各级公路缓和曲线最小长度
公路 等级
高速公路
地形
平原 微丘
直 丘
山 岭
一二三四
平山平山平山平山 原岭原岭原岭原岭
Lsmin (m)
为满足第二条要求，在直线与圆曲线
间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲
线”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特
性的第一条和二条，保持了线形的曲率
连续。它不满足第三条要求，不是最理
想的，但与汽车行驶轨迹接近，国内外
加宽及视距包络线解析
第二章 平 面 设 计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
直线 圆曲线 缓和曲线 平曲线超高 平曲线加宽 中桩坐标的计算 行车视距 平面线形设计要点 公路平面设计成果
第一节 直 线
一、直线的线形特征
直线的线形特征主要有：
1．以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和行车方向 明确的特点。直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。 2．已知两点就可以确定一条直线，因而直线线形简单，容易测设。 3．从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线性呆板，行车单调， 安全性较差。 4．直线难以与地形及周围环境相协调。采用过长的直线会破坏自然景 观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。 5．直线型公路给人以简捷、直达、刚劲的良好印象，在美学上有其自 身的视觉特点。
b 2
G
b 2
横向倾覆平衡条件分析：
倾覆力矩：Xhg
稳定力矩：
Y
b 2
(Fih
G)
b 2
G
b 2
稳定、平衡条件：
Xhg
G
b 2
X b G 2hg
汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小
平曲线半径R min：
R min
V2
127( b
2hg
ih )
V2 127R
ih
2.横向滑移条件分析
横向滑移：汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存 在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。
1）．同向曲线间的直线最小长度 同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间以直线形成的平 面的线形。
同向曲线间直线长度就是指前一曲线的终点至后一曲线的
起点之间的长度。
《规范》规定，当设计速度≥60km/h时，同向曲线间直
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
直线 圆曲线 缓和曲线 平曲线超高 平曲线加宽 中桩坐标的计算 行车视距 平面线形设计要点 公路平面设计成果
第一节 直 线
一、直线的线形特征
直线的线形特征主要有：
1．以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和行车方向 明确的特点。直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。 2．已知两点就可以确定一条直线，因而直线线形简单，容易测设。 3．从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线性呆板，行车单调， 安全性较差。 4．直线难以与地形及周围环境相协调。采用过长的直线会破坏自然景 观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。 5．直线型公路给人以简捷、直达、刚劲的良好印象，在美学上有其自 身的视觉特点。
b 2
G
b 2
横向倾覆平衡条件分析：
倾覆力矩：Xhg
稳定力矩：
Y
b 2
(Fih
G)
b 2
G
b 2
稳定、平衡条件：
Xhg
G
b 2
X b G 2hg
汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小
平曲线半径R min：
R min
V2
127( b
2hg
ih )
V2 127R
ih
2.横向滑移条件分析
横向滑移：汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存 在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。
1）．同向曲线间的直线最小长度 同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间以直线形成的平 面的线形。
同向曲线间直线长度就是指前一曲线的终点至后一曲线的
起点之间的长度。
《规范》规定，当设计速度≥60km/h时，同向曲线间直
第二章 第一节 圆曲线半径
第二节
圆曲线
不设超高的圆曲线最小半径
表 2-120 路拱 ≤2.0% 100 80 60 40 30 20
5500 4000 2500 1500
600
350
150
不设超 高最小 半径(m) 半径(m)
路拱＞ 路拱＞ 2.0%
7500 5250 3350 1900
汽车在平曲线上行驶时， 汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平 曲线半径R 曲线半径 min：
R min V2 ≥ b 127( + ih ) 2h g
V2 µ= − ih 127 R
2.横向滑移条件分析 横向滑移：汽车在平曲线上行驶时，因横向力的存 横向滑移： 汽车在平曲线上行驶时， 可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。 在，可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移。 横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。 横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力。 极限平衡条件： X = Yϕh ≈ Gϕh 极限平衡条件 ：
第二节 圆曲线
2．超高横坡度
（1）最大超高横坡度
ib max
考虑汽车在公路上的各种状况特别是兼顾快、 考虑汽车在公路上的各种状况特别是兼顾快、慢车的行驶安全 等必须满足： 等必须满足： (fw —一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数 ） 一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数 《规范》对各级公路最大超横坡度的规定见 表2-3 规范》 （2）最小超高横坡度 公路的超高横坡度不应该小于公路直线段的路拱横坡度， 公路的超高横坡度不应该小于公路直线段的路拱横坡度，否则 不利于公路的排水， 不利于公路的排水，因此有
1、横向倾覆平衡条件分析： 横向倾覆平衡条件分析： 倾覆力矩： 倾覆力矩：Xhg 稳定力矩： 稳定力矩：
第二章道路平面设计
计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件等经
计算确定。
ic
V2 127R
四、 弯道的超高与加宽
（一）超高
3.超高缓和段(superelevation runoff)
从直线段的双向横坡渐变到圆 曲线路段具有超高单向横坡的过
渡段称为----超高缓和段。Lc设于
圆曲线的两端。
为Байду номын сангаас行车舒适和利于排水，对 超高缓和段长度必须加以规定。
公 路 等 级 高速公路、一级公路
二、三、四级公路
一 般 地 区 (%)
8 或 10
8
积雪冰冻地区 (%)
6
§四、 弯道的超高与加宽
（一）超高
2）最小超高坡度
各级公路圆曲线部分最小超高坡度值应与该 公路直线部分的正常路拱横坡度一致。
3）超高坡度的确定（任意半径时）
各圆曲线半径所设置的超高坡度值应根据设
三、 缓和曲线
1.概述
（3）缓和曲线的数学形式 1）缓和曲线轨迹特点：由直线驶入圆曲线转 弯时，其轨迹上的任一点的曲率半径与其行 程l（自转弯开始点算起）成反比，此轨迹方 程为回旋曲线方程。因此我国《标准》规定 缓和曲线采用回旋曲线。
三、 缓和曲线
1.概述 2）缓和曲线的一般方程式：
l C
为了设计方便，使量纲一致，故令A2=C，则
2.平面线形组成
4）从行车的安全和线形美观来看： 过长的直线，线形呆板，行车单调，易疲劳；
也易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计 车间距离；在直线上夜间对向行车易产生眩光。 5）只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环 境相协调。
一、路线平面的基本线形
2.平面线形组成
（2）直线的标准规定： 1）直线最大长度 德国20V； 前苏联8km；美国3mile。 总的原则：公路线形应与地形相适应，与景观相
路线平面设计成果ppt课件
Xn=Xn-1+LJDcosφn-1
Yn=Yn-1+LJDsinφn-1
式中：Xn——JDn的X坐标（北坐标）；
Yn——JDn的Y坐标（东坐标）；
LJD——交点间距（JDn-1 到JDn间距）；
LJD=JDn - JDn-1 + Jn-1
φn-1——JDn-1的计算方位角 ； φn=φn-1+ αn
一般情况1：2000，在平原微丘区可用l：5000。
路线带状地形图的测绘宽度：
一般为中线两侧各100～200m。
对1：5000的地形图，每侧应不小于250m。
3.7.3 路线平面设计图
1. 公路平面图
（1）平面图的比例尺和测绘范围
公路路线平面图是指包括道路中线在内的有一定宽度的带状地形图。
3.7.2 逐桩坐标表
1. 坐标系统的采用
(1)采用高斯正投影3°带或任意带平面直角坐标系统，投影面可采用 1985年国家高程基准、测区抵偿高程面或测区平均高程面； (2)三级和三级以下公路、独立桥梁、隧道及其它构造物等小测区，可不 经投影，采用平面直角坐标系统在平面上直接进行计算；
(3)在已有平面控制网的地区，应尽量沿用原有的坐标系统，如精度不合 要求，也应充分利用其点位，选用其中一点的坐标及含此点的方位角， 作为平面控制的起算依据。
实测：按观测点构成三角网，内插等高线。
2. 城市道路平面图
1．绘图比例尺和测绘范围 绘图比例尺：在作技术设计时可采用1：500～1：1000的比例尺绘制 绘图的范围：通常在道路两侧红线以外各20～50m，或中线两侧各50～ 150m，特殊例外。 2．城市道路平面设计图的内容及绘制方法 应标明路中心线，远、近期的规划红线、车行道线、人行道线、停车场、 绿带、交通岛、人行横道线、沿街建筑物出入口、各种地上杆线和地下管 线的走向、雨水口、窨井等，标注交叉口及沿线的里程桩。弯道和交叉口 处还应注明曲线要素、交叉口侧石的转弯半径等。
平面设计成果资料
90464.099
K0+652.716
右 35º35¹25.0″
800.000
0.000
256.777
496.934 40.199
16.620
40796.308
90515.912
K1+159.946
左 57º32′52.0″
250.00
50.000
162.511
301.100 35.692
23.922
（1）控制点的展绘
各种比例尺的地形图均应展绘出各等级的 三角点、导线点、图根点、水准点 等，并按规 定的符号表示。
（2）各种构造物的测绘
在图纸上应测绘出各种建筑物、构筑物及 其主要附属设施。对各种线形地物（如管线、 高低压电线等），应实测其支架或电线杆的位 置。对穿越路线的高压线应实测其悬垂线距地 面的高度，并注明伏安。地下管线应详细测定 其位置。道路及其附属物应按实际形状测绘。 公路交叉口应注明每条公路的走向。铁路应注 明轨面标高，涵洞应注明洞底标高等。
（4）人行道、人行横道线和交通岛
（5）地上、地下管线和排水设施 各处地上、地下管线的位置、雨水进水口、
窨（YIN）井、排水沟等都应在图中标出。必要 时，需另绘排水管线平面图纸。
（6）交叉口 平面交叉口、立体交叉口虽然有专门的交叉
口设计图纸，但在平面设计图中也应详细注明交 叉口的各路去向、交叉角度、曲线元素以及路缘 石转弯半径等。
路线平面设计图是道路设计文件的重要组成部 分。该图清晰地反映了道路路面位置和经过地区的 地形和地物等，它是设计人员设计意图的重要体现。 路线平面设计图对上级主管部门审批、专家评议、 指导施工、恢复定线等均有重要的作用。
（一）公路路线平面设计图 1、 平面图的比例尺和测绘范围
道路平面设计成果
713.7 道路平面设计成果第10讲：2学时3.7.1 路线平面设计主要任务（1）确定平面位置与线形：交点位置（里程桩号、间距、偏角或坐标）（2）确定平曲线半径及缓和曲线长度（参数A）（3）平面线形设计：线形要素的组合（4）路线里程桩号计算及逐桩坐标计算（5）平面视距的确定与保证3.7.2 平面设计应提交的成果（1）设计图：路线平面设计图；道路平面布置图（2）设计表：直线、曲线及转角表；逐桩坐标表；路线固定表；总里程及断链桩表等。
（一）直线、曲线及转角表直线、曲线及转角表是道路设计的主要成果之一，它是通过测角、中线丈量和平曲线设计之后获得的。
该表较为全面地反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项技术指标, 它含有绘制路线平面设计图的基础数据和基本资料, 同时也为路线的纵断面设计、横断面设计和其它构造物设计提供数据。
（二）逐桩坐标表高等级公路的线形指标高，表面在平面上是圆曲线半径较大，缓和曲线较长，在测设和放样时采用坐标法，方能保证其测量精度。
所以计算一份“逐桩坐标表”是十分必要的。
1. 坐标系统的采用根据测区内原坐标系统，一般可作下列几种选择：72(1)采用统一的高斯正投影3°带平面直角坐标系统；(2)采用高斯正投影3°带或任意带平面直角坐标系统，投影面可采用1985年国家高程基准、测区抵偿高程面或测区平均高程面；(3)三级和三级以下公路、独立桥梁、隧道及其它构造物等小测区，可不经投影，采用平面直角坐标系统在平面上直接进行计算；(4)在已有平面控制网的地区，应尽量沿用原有的坐标系统，如精度不合要求，也应充分利用其点位，选用其中一点的坐标及含此点的方位角，作为平面控制的起算依据。
2. 中桩坐标的计算(1)计算导线点坐标采用两阶段勘测设计的公路或一阶段设计但遇地形困难的路段，一般都要先作平面控制测量，而路线的平面控制测量多采用导线测量的方法，在有条件时可优先采用全球定位系统（简称GPS）测量的方法。
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的高度并注明伏安。地下管线等应详细测定其位置。道
路及其附属物应按实际形状测绘。
第九节 公路平面设计成果
4.水系及其附属物的测绘
• 各种比例尺的地形图，均应展绘出测绘宽度内的海洋
的海岸线位置；水渠顶边及底边高程；堤坝顶部及坡 脚的高程；水井井台高程；水塘塘顶边及塘底的高程。 河流、水沟等应注明水流流向。
第九节 公路平面设计成果
2.控制点的展绘
• 各种比例尺的地形图，均应展绘出测绘宽度内的各等
级三角点、导线点、图根点、水准点等，并按规定的 符号表示。
第九节 公路平面设计成果
3.各种构造物的测绘
• 各种比例尺的地形图，各类构造物、建筑物及其主要附
属设施应按《公路勘测规范》的规定测绘和表示。各种 线状地物，如管线、高、低压电线等应实测其支架或电 杆的位置。对穿越路线的高压线应实测其悬垂线距地面
第四节 平曲线超高
α
L′ β M
h2 h1
δ
h
β N
l
α
l
S=MN L=21+S
图 2-23
设回旋线时横净距计算图
第七节 行车视距
α
L′ δ L
h2 h1
S=MN
h
M
h3
N
图 2-24
设回旋线横距计算图
第七节 行车视距
6
2' 7
3'
4'
5
4
0'
5' 6'
3
R
7'
0
1
2
b
0
图2-25
视距包络线图
第九节 公路平面设计成果
二、逐桩坐标表
高速、一级公路的线形指标高，在测设和放线时需采
用坐标法才能保证测设精度。所以平面设计成果必须
提供一份“逐桩坐标表”。
第九节 公路平面设计成果
三、路线平面设计图
路线平面图是公路设计文件的重要组成部分，该图全
面、清晰地反映公路平面位置和经过地区的地形、地
第五节 平曲线加宽
d B E A
e1
b/2
b/2
K1
B
C
d
R
K2
D
e2
O
图2-16
普通汽车的加宽
第五节 平曲线加宽
III
II
超高过
I
渡
HY
曲 缓和 线
圆曲线
单向横坡
向单 由双向横坡 向横坡过渡
直线
ZH
横 双向
坡
III
II
渡 过 宽 加
I
图2-17
平曲线缓和段
第七节 行车视距
s1
s2
s0=5m-10m
第九节 公路平面设计成果
5.地形、地貌的测绘
• 各种比例尺的地形图，地形、地貌、植被、不良地质
地带等均应详细测绘并用等高线和国家测绘局制定的 “地形图图式”符号及数字注明。
第四节 平曲线超高
缓和段
圆 曲 线
缓和段
图2-11
超高及超高缓和段
第四节 平曲线超高
hc
h' c
B/2 Bj
hcx
h' cx
第九节 公路平面设计成果
一、直线、曲线及转角一览表
二、逐桩坐标表 三、路线平面设计图
第九节 公路平面设计成果
一、直线、曲线及转角一览表
“直线、曲线及转角一览表”全面反映路线的平面位
置和路线平面线形的各项指标，它是公路设计的主要
成果之一。完成该表后才能计算“逐桩坐标表”和绘 制“路线平面设计图”，同时在公路的纵、横断面和 其它构造物设计时都要用本表数据。
R1 线 曲 圆
回旋线
圆曲 线R2
图2-29
卵型
第八节 平面线形设计要点
α =β
1+β 2
回旋线 回旋线
图2-30
凸型
∞
β
β
1
2
∞
第八节 平面线形设计要点
基线1
切点曲率 半径R1
公切线
回旋线
回旋线
基线
图2-31
复合型
第八节 平面线形设计要点
回旋线 回旋线
R1
图2-32
C型
第七节 行车视距
Z 路中线 1：n 1：n Z
A
挖除 B C
1.2m
0
路面 1.5m Bjx
a
图2-26
开挖视距台
y
第八节 平面线形设计要点
圆曲线
β
R=∞
R
A 线 回旋
图2-27
基本型
第八节 平面线形设计要点
∞
圆
曲
线
回 旋 线 R1
R1
回 旋 线 R2
图2-28
型
圆 曲 线 R2
第八节 平面线形设计要点
测绘范围：路线带状地形图的测绘宽度，一般路中线两侧各
100 ～ 200m；对 1∶5000 的地形图，测绘宽度每侧应不小于 250m， 若有比较线，测绘宽度应将比较线包括进去。
路线平面图的内容：应示出地形、地物、路线位置及桩号、
断链、平曲线主要桩位与其他主要交通路线的关系、县以上境 界，标注水准点、导线点及坐标格网或指北图式、示出特大桥、 大桥、中桥、隧道、路线交叉位置等，图中还应列出平曲线要 素表。
第九节 公路平面设计成果
(二)路线平面图的展绘
1.导线或路中线的展绘
• 在初测阶段时应先沿着路线走廊布设附和导线，将导线
点按其坐标 X、Y 准确地展绘到绘有坐标方格网的图纸
上，以导线为基线，作为测绘地形图的依据。
• 在定测阶段时，先将交点按其坐标 X、Y 准确的展绘到
绘有坐标方格网的图纸上，再按“逐桩坐标表”所提供 得数据，展绘曲线，并注明百米桩、公里桩；以路线为 基线，测绘地形。
停车视距
图2-20 停车视距计算示意图
第七节 行车视距
汽车1 汽车1 汽车2 汽车1 汽车2 汽车2 汽车1
汽车3 汽车1
汽车3
S1
S2
SC
S0
S3
图2-21
超车视距计算示意图
第七节 行车视距
α
s
L L
α
s
h
y α
h
Rs
α
Rs
a)
图 2-22 不设回旋线时横净距计算图
a)L＞S; b)L＜S
b)
物等，它是平面设计的重要成果之一。
第九节 公路平面设计成果
(一)平面图的比例尺和测绘范围
路线平面图是指包括公路中线在内的有一定宽度的带状地形。 比例尺的采用：工程可行性研究采用1∶10000 的比例尺测
绘；初步设计、施工图设计用1∶2000；在地形复杂地段的路 线初步设计、施工图设计可采用1∶500 或 1∶1000 。
i1
i1
' ' hcx
' ' hcx
i1
L2
i0
i1
i1
Lx
Lc
a
i1
L1
i0
b
a
L0
图2-14 绕内边轴旋转的超高缓和段图示
第四节 平曲线超高
hc
h' c
B/2 Bj
hcx
h' cx
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i1
' ' hcx
' ' hcx
i1
L2
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i1
i1
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i1
L1
i0Biblioteka baL0图2-15
绕中线旋转的超高缓和段图示