京张铁路“人”字形路线探析

段海龙

摘 要 在京张铁路工程中，青龙桥附近的“人”字形路线作为该路重要标志多为后人称道。该处“人”字形路线设计最直接意图是缩短八达岭隧道开凿长度。“人”字形路线需要列车停顿、逆行，不仅限制运输还存在安全隐患，路线设计者詹天佑及之后工程师对此都有正确认识。京张铁路采用“人”字形路线是限于特殊地理环境、有限的资金与工期作出的无奈选择，从工程角度来讲不是最佳方案。后人对该路线有误解，未能认识到路线缺点。

关键词 京张铁路 “人”字形路线 詹天佑

京张铁路（北京-张家口）在中国铁路史上具有划时代意义，它是第一条完全由中国工程师设计修建的干线铁路。就工程史方面，京张铁路以“资金少、工期短、质量好”为目标解决了艰巨的工程难题而闻名于世。小学语文教科书以《詹天佑》为题介绍了京张铁路，其中青龙桥附近的“人”字形路线作为标志性路线被人广为称道。目前对于此处“人”字形路线的设计过程与使用效果的探讨，少有涉及。本文拟以史料为依据，从工程技术角度对京张铁路中“人”字形路线的设计目的与过程做一解析，分析其得失，并对普通民众对该路线的理解做一简要评述。

一 取道关沟段，采用“人”字形路线

张家口位于北京西北方向，中间有崇山峻岭相隔。要在京张之间修建铁路，穿山越岭不可避免。拟建之初，有经验丰富的外国工程师认为工程难度之大，单靠中国工程师很难完成①（[1]，页85—87）。对于詹天佑等中国工程师来讲，清廷限定的四年工期、五百万两白银经费是他们必须考虑的条件。这些与之前修建的铁路相比近是苛刻的条件（[2]，页149—151），限制了京张铁路的路线选定和修建过程。

1. 选线关沟

在实地勘测之后，多次比对（图1），詹天佑选定了最终路线走向，即经沙河、南口、康庄、沙城到张家口。之后又将整条路线分为三段，其中南口到岔道城为第二段，该段距离最短但工程难度最大。尤其是关沟一带，地势险峻，天然坡度几乎超出了当时铁路线的极限值。因此，该段所有措施都是为解决坡度这一问题设计的。

八达岭是该段路线最高点，詹天佑在1905年5月21日的日记中写道：“第121测站是在八达岭长城‘北门锁钥关城顶上，这里是南口关沟段最高点，地面由这里向前后两个方向顺坡而下。这里需要一座山洞，但须再经详细测量之后，才能确定。”

为了绕开险峻地段降低工程难度，詹天佑等工程师对周边进行了多次勘测。如1905年6月8—10日测量的一条路线，坡度较缓且无需开凿隧道，但“山道或干河道很狭窄，且地形极为崎岖……河道在群山之间穿行，被一些高峻突出的狭长山嘴阻挡，因而有规律的反复绕行。在大多数情况下，这些山嘴都需要开挖，以容纳所采取的曲线。不然，尖锐的转角将不可能使任何采用的曲线以适当半径通过”。 （[1]，页109—111）1905年6月11日，詹天佑又听说有一条可以从青龙桥到小张家口的路线，即前往调查，但综合考虑之后还是不得不放弃（图2最上一条虚线）。

在1905年6月24日关于“京张铁路的报告和预算”中，詹天佑就关沟段勘测的路线逐一分析。他指出，“在进行更为详细精确的测量并将不同路线方案加以考察比较之前，现在还不能做出取舍的决定，因为错误的定线将会增加行车和维修费的开支以及增加修筑费用。”并考慮到在没有大道的情况下“一切材料工具运输均极为困难”，认为“南口关沟段是最好的路线”（[1]，页119—120）。但具体路线还没有确定，詹天佑派陈西林继续勘测。

以上分析了京张铁路取道关沟段的过程，可以看出取道关沟是地理条件所定，是综合了众多因素、比较了多条路线之后的结果。但如何越过关沟段，是京张铁路的下一个难题。

2. 采用“人”字形路线

1905年8月1日，陈西林邀詹天佑到青龙桥附近查看新勘测的路线，之前二人曾分别对周边地形进行了勘测。8月4—7日，詹天佑会同陈西林对几条路线进行反复研究，最后决定采用“人”字形路线，以缩短八达岭隧道的长度。在8月5日的日记中，詹天佑写道：

经过对各种方案进行研究之后，我们决定将原测路线稍加延长，使路线升高到与第117测站相同的高度。我们用此办法，可使八达岭山洞的长度从6000英尺缩短到3000英尺。

6日日记写道：

按照上述情况，立标桩标出一条新路线，由原测路线走进经过黄土岭的路线入口，然后再退出，走向原测路线去往八达岭。（图3）

7日日记写道：

命陈工程司及张学员做完水平测量，并绘出断面图。从而得知，按照1/35的坡度使路线延长，在到达第117测站时，其标高正在该站以下6英尺。这样，使山洞长度缩短到大约只有3000英尺。到此为止，看来已无更好的路线了，遂决定采用此线。经对此线费用加以计算之后，得知工程预算费用比开凿6000英尺山洞的路线有所减少，约可节省100，000银两。

通过以上分析可以看出，八达岭附近地形险峻复杂，詹天佑一直在寻求最佳路线。最终取道青龙桥，是综合考虑了工程难度、工程工期和费用以及材料运输等多种因素。在青龙桥附近采用“人”字形路线，不仅大大降低了路线坡度，更重要的是隧道长度缩短了一半，工程量减少，既节约资金，又缩短工时，可谓一举数得。“人”字形路线的采用是综合了当时技术与非技术因素之后最好的选择。

二 铁路工程界对“人”字形路线的评价

关于“人”字形路线，詹天佑本人有着非常清晰的判断，他在1910年给商办川汉铁路公司宜万段副总工程司颜德庆信中说：

我也认为，采用螺形环山线比采用之字线更为优越，无论何时何地，只要有可能时，均系如此。（[1]，页281—282）

此论在铁路工程界亦为常识。在民国出版的教材中，多次谈及此问题。鸿勋编著的《铁路工程学》一书中指出：在铁路工程中延长路线一般有三种方法，其中在崇山峻岭之间，开凿隧道是延长路线的方法之一。路线坡度太大时，最常用的是转弯上坡法（图4中第一图），先由A点沿河慢慢斜上，在达到高度约一半时，急转过河，再向B点慢慢斜上。第二种是桥梁（隧道）螺旋线法（图4中第三图、第四图），即在山谷深而窄的地方建造高桥，或在山脊狭而峭的地方开凿隧道，使路线呈螺旋形，以降低坡度。最后一种是反向上坡法（Switch-back），即“之”字形路线上坡法（图4中第二图），一般只在在地势极为峻峭的地方使用。同时指出：后两种方法不是万不得已的时候一般不宜采用，若采用则说明地势极为崎岖，尤其是“反向上坡法”！

该教科书中指出，反向上坡法“能免用最佳！”为什么要慎用呢？教材解释道：由于要在拐点B、C两处停车，列车行至反向线时需逆行，要求行车速度必须缓慢，否则不易停顿和反向而行，考虑到列车惯性极大，坡度又高，因此危险系数高，在运输和管理方面极为不便。

此后也有教科书中评价此种路线“行车速度必须缓行，方无危险。客车繁多之路线，应避免之”（[5]，页120）。又有一《职业学校丛书》中，直接以京张铁路中的“人”字形路线举例：“平绥路由居庸关上升八达岭时，在青龙桥站作反向线，致行车常感困难，是其一例。”（[6]，页7）说明铁路线中慎用“人”字形路线，已是铁路工程界共识。

三 普通民众对“人”字形路线的曲解

京张铁路的成功修建，不仅在工程界传为佳话，还影响至社会各界。后人对詹天佑与京张铁路的了解多来自教科书。目前小学语文课本中，有“詹天佑”一文，其中这样描述“人”字形路线：

铁路经过青龙桥附近，坡度特别大。火车怎样才能爬上这样的陡坡呢？詹天佑顺着山势，设计了一种“人”字形线路。北上的列车到了南口就用两个火车头，一个在前边拉，一个在后边推。过青龙桥，列车向东北前进，过了“人”字形线路的岔道口就倒过来，原先推的火车头拉，原先拉的火车头推，使列车折向西北前进。这样一来，火车上山就容易得多了。

该文浅显易懂且生动逼真，但如果不加解释，容易让人产生误会。事实上多数人会认为“人”字形路线是为了降低坡度设计，而忽略其最初的设计意图与细节；也会理解为“人”字形路线是铁路工程中最佳的设计方案；也有人甚至会认为“人”字形路线是詹天佑的首创。

关于设计细节和工程角度的评价，前已述及。“人”字形路线早在美国矿区就有使用，这对于在美国学习土木工程专业的詹天佑并不陌生，因此也不是詹天佑首创。

高宗鲁，曾在美国康奈狄克州（该州正是詹天佑学习生活过的地方）一大学任经济学教授，偶然的机会获得了有关“留美幼童”的资料，继而做了进一步考察，对詹天佑生平等问题颇有研究（[2]，页1—3）。在“詹天佑的生平与时代”一文中，高宗鲁对青龙桥的“人”字形轨道评价说：

车行到此，改用2-8-8-2大马力机车两个，一在前拖，一在后推。到交叉点再往上拖，车厢业在前头的，就改在后尾，不必掉头，十分便捷。（[2]，页37）

高宗鲁显然称赞了“人”字形路线的巧妙设计，并没有从行车实际考虑，这样行车不仅不“便捷”，还存在安全隐患。作为经济学家的高宗鲁先生没有像工程师出身的鸿勋对“人”字形路线认识的深刻，他的认识代表了普通民众的认识。

以高宗鲁为代表的普通民众，容易在民族情感的驱动下，将詹天佑的工作过分拔高。20世纪六七十年代，关于“自动挂钩”的发明问题曾在台湾引起了不小的争论。事件起因是鴻勋撰文说“自动挂钩”（Janney Coupler）不是詹天佑发明，众多人士则发文责难氏，所持依据中就有“教育部”审核通过的“教科书”（[2]，页229—240）。其实詹天佑本人早已明确将其译为“郑氏挂钩”以避免“詹氏”之流传（[8]，页125）。但在20世纪90年代出版的一本著作中还认为“自动挂钩”为詹天佑所创，可见正确的科技传播任重而道远。

如上所述，民众对“人”字形路线的大加褒奖，并不了解詹天佑的困扰所在。20世纪50年代新建的“丰台——沙城”一线，绕过了关沟段，解决了京张铁路的运输瓶颈。丰沙线也是詹天佑当年测量过的，只是需要穿凿的隧道过于繁多，在当时的情况下不可能完成，才不得不放弃。

恶劣的地理条件、紧迫的工期、拮据的资金、传统的开凿方法，同时制约着京张铁路路线选择，“人”字形路线正是在这种情况下“无奈”出现。是外部条件决定了工程的选择，普通民众不了解具体工程细节，喜欢追逐饶有趣味的故事。

四 结语

铁路建设作为一项具体工程，必然会受到诸多社会因素的共同影响。铁路路线的选择，除要考虑工程本身，还要考虑其他限制条件。京张铁路中“人”字形路线便是工程自身与工程之外不同因素影响下妥协的结果，是在有限时间有限经费通过青龙桥的最好路线。在当时的环境下，它解决了当时面临的工程难题。从工程角度来讲显然不是最好的方案，但它是当时最好的解决方案。不可回避的是，该路线先天不足，成为制约运输的瓶颈。詹天佑选择“人”字路线实属“无奈”之举，并非最佳方案。由于关沟一带地势过于险峻，不适合用“螺旋环山法”，才采用“人”字形线路。

铁路工程界的客观评价，并不能代表普通民众的认识。民族情感往往是让人曲解历史的发酵剂，对于詹天佑有意无意的过高评价，符合常人心理。然而历史不是文学作品，历史人物的高大形象更不需要捏造故事。对“人”字形路线的误解，既不客观，更违背历史。

需要指出的是，从工程技术角度理解“人”字形路线的设计背景与运行利弊，并不会降低詹天佑和京张铁路在中国铁路史上的地位。相反，只有真正了解“人”字形路线设计的社会背景和地理环境，以及最初设计意图与具体过程，人们才更会为以詹天佑为代表的中国工程师们不畏艰险，在恶劣的自然地理条件下，顶着国内外舆论压力，使用传统方式打造了中国第一条自主建设的铁路的精神所深深打动。

现在的京张铁路新开辟了“丰沙线”，绕开了青龙桥的“人”字形路线，大大缩短了列车运行时间。即将开通的京张高铁更是拉近了京张两地的距离。但青龙桥站仍然发挥着作用，目前还有多次列车行驶在“人”字形路线上。此外，作为具有百年历史的“人”字形路线，不仅具有现实的实用价值，更具有珍贵的历史价值、工业遗产价值。人们在领略八达岭雄伟景观的同时，仍会缅怀中国“铁路之父”詹天佑。

参考文献

[1]詹天佑科学技术发展基金会， 詹天佑纪念馆. 詹天佑文集： 纪念詹天佑诞辰145周年[M]. 北京： 中国铁道出版社. 2006.

[2]鸿勋. 詹天佑先生年谱[A]. 鸿勋， 高宗鲁. 詹天佑与中国铁路[C]. 台北： 中央研究院近代史研究所. 1977.

[3]寇兴军，周俊岭. 京张铁路[M]. 北京： 中国铁道出版社. 2001. 22—23.

[4]鸿勋. 铁路工程学[M]. 长沙： 商务印书馆（1925年初版）. 1938. 4—5.

[5]张泽熙. 铁路工程（上） [M]. 上海： 商务印书馆. 1946.

[6]倪超. 铁路工程学[M]. 上海： 龙门联合书局. 1950.

[7]国家图书馆古籍馆. 国家图书馆藏京张路工集[Z]. 天津： 天津古籍出版社. 2013. 215.

[8]詹同济. 詹公天佑工学文集[C]. 铁路工程博物文献. 1991.