京张铁路是中国第一条自主修建的铁路，始建于1905年，竣工于1909年，整个修建周期，都没有超出清末，所以当中国还处于大清时代的时候，就已经拥有自己的铁路了 。说到京张铁路的总工程师，相信大家一定非常熟悉，他就是大名鼎鼎的詹天佑，被誉为中国的“铁路之父” 。
与现代动辄上千公里的铁路相比，京张铁路的长度就短多了，它从北京的丰台区通往河北的张家口，全长仅200公里 。
以当时的技术条件来说，这200公里的铁路，却修得非常困难，而且京张铁路在修建时还遇到过一个棘手的难题，哪怕是当时世界上最有名的铁路专家，也不敢拍着胸脯说一定能解决，然而詹天佑他却做到了 。
南口北上有巨大落差，詹天佑巧设“人字形铁路”解决难题
全长200公里的铁路，在那个没有重型机械的时代，几乎都要靠人力来完成修建，其工程量以及难度可想而知 。然而京张铁路修建时真正的难题还不在工程量上，而是在于一段巨大的高度落差 。
北京到河北张家口之间并非一马平川，而是充斥着绵延不断的山脉，尤其是从南口北上青龙桥这段京张铁路的必经之道，更是有着非常巨大的高度落差 。
按照当时的国际标准，铁路的高度差每升高一米，就必须配合100米的坡道 。可如果按照这个标准，南口北上至青龙桥的距离却又不足够，所以根本没办法仿照当时的技术来修建这条铁路，哪怕找来西方列强的知名专家，也很难解决问题 。
就在京张铁路修建一筹莫展的时候，总工程师詹天佑脑洞大开，想到了采用“人字形”线路来拉长距离的办法，从而让列车安全、平稳地沿着陡坡前进 。
“人字形”铁路在当时是一个全新的设计，国际上没有先例，所以能否成功，除詹天佑本人外，其他人都没有绝对把握 。但作为总工程师的詹天佑经过严密计算后，还是觉得这个方案可行，非但如此，比起其他潜在的解决方案，它还是最节省路线，也最省建设经费的一个方案 。
两个火车头，一个推一个拉，上了坡就反过来
“人字形”铁路的基本原理就是利用火车前后的两个车头，当列车在南口上坡时，前面的火车头负责拉，尾部的火车头则负责推，这样上坡的动力就完全足够 。
等到列车行驶过了“人字形”线路的岔道口后，列车的前进方向就反过来了，原先负责拉的车头改为负责推，原来处于列车尾部的车头则到了列车的最前端，负责把列车往前拉 。
这样一个巧妙的设计，是詹天佑苦思冥想出来的，他先后比较了不下七八条线路，才最终敲定了这个方案 。其实按照詹天佑当时的设想，这条“人字形”铁路应该要比现存的要长一些，但很可惜，当时清政府给的经费虽然达到了693万两白银之巨，但对于这条难度异常高的铁路而言，还是严重不足的，所以最终只能把立足点退回到关沟路段内 。
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