京张铁路工程难度最大的就是关沟段,铁路要在这里越过八达岭,南口和八达岭高度差近60米。詹天佑运用折返线原理修建了一条“人”字形线路,使线路坡度降低到33‰以下,并且为火车前后各挂一个火车头,以提升爬坡能力。
“人”字形线路最早出现在南美洲一些国家森林、矿山铁路的设计中,它并不是最先进的筑路方式,它的缺点是因为坡度大容易导致运输通过率低等。
1905年,詹天佑前往关沟一带为京张线选址时,他曾经考虑过多种路线通过八达岭的方案。当时资金少、工期短。“万不得已,他借鉴了美国人的经验,在当时的情况下,青龙桥设计的‘人’字形线路是最佳选择。”詹老说。这一设计使八达岭隧道缩短了近一半,工期缩短了两年。但詹天佑在他的日记中却提醒后人：“之”字线路总不如螺形环山路线优越,除非万不得已,不要采用京张铁路的关沟段那样的路线。
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詹天佑设计的“人字形”铁路，如今喜马拉雅山区的火车也在采用
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