京张铁路的人字形线路设计，在詹天佑那个时期真的很难想到吗？
要回答这个问题，我们得先回到1905年的中国。当时，清政府刚刚被迫签订一系列不平等条约，国力日衰，积贫积弱的局面不言而喻。在这样的背景下，兴建一条连接首都北京和重要商埠张家口的铁路，对于国家经济和国防都具有极其重要的意义。
然而，这条线路的选址并非坦途。北京城坐落在华北平原之上，而张家口则位于燕山山脉的边缘，地势陡峭，高差悬殊。如果按照当时国际上普遍采用的常规线路设计，要跨越这近千米的落差，需要修建大量的坡道，而这些坡道会非常长，弯道也会很多，这不仅会大大增加工程量和成本，还会严重影响列车的运行速度和载重能力。更要命的是，在那个没有强大机械设备的时代，修建如此漫长的坡道，尤其是在山区地带，其工程难度和风险是巨大的。
詹天佑和他的团队面临的挑战，不仅仅是工程技术上的，更是对当时中国人能否独立自主完成如此复杂工程的信任危机。外国工程师们普遍认为，在崇山峻岭之间修建铁路，必须依赖重型机械和大量西方技术人员，中国人自己是无法胜任的。甚至有人断言，中国人不可能自行设计和建造这样一条铁路。
在这种压力和质疑下，詹天佑展现出了非凡的智慧和远见。他深知，如果完全照搬西方的设计理念，不仅成本高昂，而且在技术引进和自主创新上都会受制于人。他决定另辟蹊径，寻找一条既能适应复杂地形，又能体现中国工程师智慧的解决方案。
人字形线路的出现，正是詹天佑“因地制宜”思想的完美体现。我们来想象一下，在那个时代，工程师们是如何构思的：
首先，他们需要解决的是“爬坡”的问题。传统的铁路设计会尽量保持坡度平缓，但面对北京到张家口之间如此大的高差，如果一味追求平缓，线路必然会非常冗长，占据大量土地，甚至可能无法跨越某些险峻地段。
詹天佑的突破在于，他没有回避坡度，而是巧妙地利用了坡度。人字形线路的核心思想是“展坡”。当遇到一个难以逾越的巨大高差时，一般的做法是修建一个大弯道来缓慢爬升。而人字形线路则是在一个地方，将一段坡度较大的线路设计成一个折返式的“人字形”结构。简单来说，就是一段向上走的线路，到一个顶点后，突然改变方向，再向上走一段，形成一个类似“人”字的上半部分。
具体操作是这样的：
1. “U”形展坡： 当铁路遇到一个较大的坡度时，詹天佑的工程师们会先修建一段平缓的线路，然后到达一个点，线路突然向一侧（比如左侧）弯曲，形成一个大约180度的回头弯，这个弯道会有一个较大的坡度。线路绕过这个弯道后，会形成一段与起始段大致平行的线路，但位置要高一些。这就如同一个“U”字形的下半部分。
2. 反向“U”形展坡（即“人”字的上半部分）： 接着，为了克服更大的高差，詹天佑创新性地在一段线路的末端设置了一个展线工程。在这个展线工程中，铁路会在一个相对平坦的区域，先向一个方向（比如左侧）延伸一段，然后突然改变方向，向另一个方向（比如右侧）延伸一段，并且这两段延伸的线路是大致平行但高差显著的。这部分就像一个反写的“八”，或者说是人字形的一半。
3. 连接： 最后，这两段平行但高差悬殊的线路，通过一个更加陡峭但短小的线路连接起来，形成一个完整的“人”字形结构。从远处看，就像一个躺着的“人”字。
这种设计的妙处在于：
减缓了坡度： 虽然整体爬升幅度巨大，但通过这个“人”字形展线，实际上是把一段非常陡峭的坡，分解成了几段相对缓和的坡度。这大大降低了列车的运行难度，提高了安全性。
缩短了线路总长度： 相较于修建一条极长的盘山线路，人字形设计在占地面积上更为紧凑，也避免了过多的 긴 곡선 (long curves)，反而通过一个“回折”的方式，有效地缩短了穿越山区的总距离。
节约了成本： 减少了大量的桥梁和隧道工程，也减少了对山体的开凿，在成本和工程量上都大大低于传统的盘山线路。
适应了当时的技术条件： 在没有大型机械设备的情况下，这种设计更易于人力施工，对施工队伍的技术要求相对适中，更符合当时的国情。
那么，在詹天佑那个时代，这样的设计“真的很难想到”吗？
要说“难想到”，那肯定是相对的。从理论上讲，在西方，已经有一些铁路在山区修建时，采用过“之”字形展线（Zshaped switchback）或者螺旋隧道来爬升高差。例如，美国的一些山地铁路就使用了类似的展线方式来克服海拔变化。
但是，对于詹天佑和他的团队而言，难点在于以下几个方面，使得他们能够自主地提出并成功实现这样精妙的设计，才显得尤为不易：
1. 缺乏成熟的理论指导和经验借鉴： 虽然西方有类似的展线方式，但将这种设计巧妙地应用于京张铁路这样复杂且具有民族意义的工程，并且是首次在中国大规模实践，这就需要深厚的理论功底和创新性的思维。詹天佑本人曾留学美国学习铁路工程，他将西方先进的理论知识与中国实际相结合，这本身就体现了他的过人之处。
2. 挑战当时的主流观念： 当时的西方工程师普遍认为中国工程技术落后，对中国人独立完成复杂工程的能力持怀疑态度。詹天佑的人字形设计，不仅仅是一个工程方案，更是一种对中国工程师能力的证明，是对西方技术优越论的有力回击。
3. 对地形的精准把握和计算： 京张铁路沿线地形复杂，地质条件多变。要设计出这样精准的展线，需要对每一段线路的坡度、弯度、半径以及地质情况进行细致入微的勘测和计算。这在当时人力测量和计算条件下，是极具挑战性的工作。
4. 施工的组织和管理： 将设计转化为现实，需要强大的组织能力和管理水平。詹天佑不仅是设计者，更是工程的领导者，他需要带领着一群中国工程师和工人，克服重重困难，高质量地完成工程。
总而言之，与其说“难想到”，不如说詹天佑和他的团队在那个时代，“非常了不起地想到了，并且成功地做到了。”
人字形线路的设计，并非凭空而生，它是有理论基础和工程实践的借鉴。但将这些理论与中国的实际相结合，形成一套既经济又高效的解决方案，并且在中国人的手中得以完美实现，这无疑是那个时代中国人智慧和勇气的结晶。它代表了中国工程师在民族危亡之际，展现出的独立自主、自强不息的精神，是中国近代工业史上一颗璀璨的明珠。詹天佑因此被誉为“中国铁路之父”，他的贡献，绝不仅仅是一条铁路的设计，更是为中国工程界树立了民族自信的标杆。
网友意见
不是难不难想得到的问题，而是。。。严重影响区间通行能力的问题。
自有铁路以来，换向运行是一件非常平常的事情，但是一般只局限于支线汇入主线，以及两条主线斜向交叉时因为通行顺向问题产生的换向运行，把单一主线设置为人字形换向运行在詹公之前也许有，但是不够出名，反正肯定不如隧道的竖井施工法出名。
这个其实很好理解，在平常空闲时，完全贯通的铁路能够保证火车一直开行下去。要是中间硬加个折返换向站，就得在这个车站制动停车再反向启动，那么对于蒸汽时代而言，于是得设置一大个运转机构配备很多人员去操持这个车站。蒸汽机车停车，是不是至少可以停车补水？车站道岔多，是不是得有不少扳道工日夜值班？是用蒸汽机单机解挂再反向连挂呢，还是双头腚对腚夹住车辆呢？人字形嘛必然一边大上坡一边大下坡，那么列车超速失控的安全风险是不是太高了点？总之就经济效益上讲，单一主线设置人字形折返是比较得不偿失的，虽然倒是也不至于运行不下去。
比如说吧，完全连续贯通两个车站区间40公里，全程限速50，启停附加各2分钟，那么不停车总用时一般就是出发站启动达速用时 2+全程不停车用时 40/50*60+到达站停车用时 2=52分钟，如果中间加个人字形区间，那么人字形合龙处车站（假设距离出发站30公里）站停按短的算2分钟，就变成出发站启动达速用时 2+前一区间不停车用时 30/50*60+中间站停车用时 2+区间停车用时 2+中间站启动用时 2+后一区间不停车用时 10/50*60+到达站停车用时 2=58分钟，如果遇到汇车导致合龙处车站站停时间达到5或者10分钟，也就是说整个区间用时会超过一小时，比起连续贯通一般会多出10%的时间。
其实，国内外都有人字形及两个人字形脚对脚构成Z字形折返线，4V的森铁有，立本有，大吉岭有，安第斯山更是有，简直是拾级而上。
国内也有急造铁路差点用人字形乃至Z字形折返线的铁路。那就是像血栓一样坑了黔桂两省几十年的黔桂铁路旧线。从现有地图上看，一般有四处。
一处是侧岭乡南面人字形折返，第二处是拔贡镇拉吉村南面的Z字形折返道，都在河池市金城江区境内。看这地图，应该是设计原案，后来被民国交通部叫停才按贯通线修筑。由于这一段路，尤其是侧岭附近坡道过大影响通行能力，解放后另行选线建设第二线，不过也就2.3公里。
另一处则是金城江旁边南丹县东侧的拉易灯泡线，这个倒是听到过关于民国交通部叫停人字形设计原案转而改为灯泡型贯通线的传闻，这传闻应该是源自上面提到的一句话。
最后一处则是贵州省都匀市与独山县交界处的京寨展线。应该是原案为至杨公关处设车站，一个极端曲折的V弯由东南向变成北向，但是参照交通部不允许修筑转辙线的指令，就顺着山势修个150米半径的小曲线绕山，就是预先定勘的杨公关站南侧跟210国道并线的路段。等解放后发现这里曲线还是太小导致坡道太大，干脆另行开挖200半径的京寨隧道，坡度也“放松”至28‰上下。
这条铁路于自1941年开建，1944年初步自柳州通车到都匀，期间因为急就章的关系，各种不足200米的曲线半径与超过30‰的坡道比比皆是；施工质量也不太行，各种安全隐患多。又因为燃煤质量差，蒸汽机车能拉动的车辆没多少，实际上就是鸡肋线路。1944年底，因为豫湘桂大溃败，这条铁路成了鬼子妄图进兵陪都的主干道，还没走到头就在独山县城撤退，只是可惜独山县城还是被鬼子祸祸了。果脯续到鬼子投降，都匀再往北就没有什么心思去增建了。原计划为过都匀一路往北至福泉马场坪镇在折向西往贵阳去，部分车站站房已提前完工，但是因为整个工程的虎头蛇尾而不得不转为它用。至于解放后又数次改造，但是因为底子实在太差，2003年扩能改造工程正式启动，同年新选线基本完成，2004年全面开工，2008年完工投运。整条铁路大体140，部分160标准，处处预留复线设施，血栓总算打通了。
当然了，不能以21世纪的标准去要求19世纪末20世纪初的铁路建设，光资金、技术跟物质支持就不是一个量级的。詹公能在京西北八达岭那么个复杂地形下修出这么条铁路，也是相当提振民心士气的，毕竟也成了清廷在面对列强逼迫借款筑路时讨价还价的底气。
其实詹公心仪的是现在的丰沙线走向，无奈当时技术所限没法打出多个长隧道，光过了三家店大桥往山里去的那几个连续长隧道就够詹公望山兴叹的。后来鬼子修的门头沟木城涧线不想打隧道，就只能沿河绕出多个几字形回头弯，也还不得不打了不到十位数，最长才430米左右（落坡岭站前，实际名字不详）的隧道。詹公一开始的规划得等到解放后，苦于京张线路运力低下之时，才重新勘线设计丰沙单线，不到20年又增建二线，而且还是北京枢纽最早一批实现电气化改造的干线，重视程度可见一斑。
不是
法国有Morez站，也是一个人字车站，1900年开通，比青龙桥早了9年，这里设置了一个人字车站并且有一段展线，克服一段直线水平距离大约是200米上的50米落差，这个25%的坡度是任何铁路都没法达到的，所以可以很肯定这个人字车站是为了克服这个高度差设置的
刚看到这个问题的时候我的第一反应是看看世界文化遗产里面的几条铁路可能有这样的设计，因为这几条铁路基本都是著名的登山铁路。伯尔尼那线我自己走过，这条线以展线和桥梁著名，并没有设置人字形铁路。我又查了下塞默林铁路，没有。然后查了印度的大吉岭铁路，结果查到的结果是这条铁路在1882年的时候就有四个人字车站了。而且这么做的原因是因为当时印度的施工条件比较简陋，没法修建大型的桥梁和隧道，所以修成了这样。
在查资料的时候，我了解到虽然在19世纪末欧洲已经有了修建隧道的技术，但那时的主要工具是气动工具，而在高海拔地区因为气压的降低会导致气动工具没法正常使用。所以好奇查了下阿尔卑斯地区的几个主要通道有没有存在Zigzag。结果发现法国人在瑞士修建的辛普伦线，在1875年开通法国瑞士段的时候，也是有人字车站的，这些车站在1910年被Mont d'or隧道给替代了。
所以说人字形铁路，在那个时候应该是已知并且普遍存在的修建方法。
这个回答没有贬低詹祖师爷的意思，当年的中国贫穷落后，大量打隧道修展线是非常奢侈的事情，在这样的时代背景下詹公可以修这样一条登山铁路，本身的意义就不言而喻了。
不难想到。
我觉得这里面的关键在于，很多时候我们的宣传机构分不清工程性问题和技术性问题。而且在科学进入中国之后，有一段时间总是重科学技术，轻工程实践。什么“劳心者治人，劳力者治于人”。人们总是会不自觉的把科学家带入到劳心者，而把工程师带入为劳力者。包括现在，很多人会说我将来要当个科学家，很少人会讲我要当个工程师。
所以这个问题就非常简单，京张铁路的修建，本质是个工程问题，不是一个技术问题。工程问题的核心在于权衡，在于完成，在于在有限的条件下（资源、技术、能力等）完成一个确定的事情（通车）。詹天佑也是一个伟大的工程师，他是大工不是大科。但是很遗憾的是，我们的宣传机构老是把工程师和工程问题当作科学家，科学技术问题来宣传。
1905年5月10日，詹天佑率领两名助手，从丰台以东关内外铁路柳村第60号桥开始路线勘测，每天都将勘测与调查情况以及自己的判断与初步设想等详细地记录到日记上。5月17日，詹天佑从南口进入了关沟地区。从关沟地区的南部入口——南口到八达岭，南北相距不到20公里，但高低相差却有180丈，坡度极陡，地形险要，地势复杂。很显然，要在这高山深壑间修筑铁路，在当时是极其困难的。关沟段20公里的勘测历时5天，据詹天佑后来说“京张之间工程最难之点为南口关沟，曾经测勘七八条线之多，始定一线”。至6月2日，詹天佑率队完成了对京张铁路全线的初步勘测与估算，历时24天。
由于关沟段地形过于险峻，不仅工程艰巨，而且如果选线不慎，铁路建成后火车通过能力低，将严重影响运力。为此，在全线初测完成后，詹天佑在返京时又进行了复测，希望找到一条能避开关沟段的线路，他勘测了关沟东面的德胜口沟谷，然而这条线路不仅增加了30里路程，而且路线更为弯曲狭窄，工程量巨大，材料运输极为困难，综合考虑下，詹天佑放弃了这条线路。
经过反复的勘测与比较，詹天佑最终认定南口关沟段是最好的路线。在总的线路走向确定之后，詹天佑对其中关键部分的线路仍不厌其烦地进行勘测比较，力图寻找最省时、省力、省料、省费的理想通道。比如在最初勘测的路线中，京张铁路穿越关沟段最高峰八达岭的线路是：从石佛寺经青龙桥，直接向西北穿越八达岭，需要凿长达1800多米的八达岭隧道。詹天佑对这条线路并不满意。在对关沟段复测时，詹天佑根据当地村民提供的线索，发现了一条从青龙桥转向东北的坡度较为平缓的通道，可以大大降低通向八达岭的坡度，并且缩短八达岭隧道的长度，减工省费——这就是著名的青龙桥“人”字形线路的一部分。这样，通过不懈努力，詹天佑成功解决了京张铁路全线的难点工程，将八达岭隧道的长度由1800多米缩短为1091米，不仅节约了10万两白银的费用，而且在当时施工条件简陋的情况下，大大缩短了工期，降低了工程难度和危险性。
除了关沟段，詹天佑对京张铁路全线其他复杂路段也反复勘测，仔细计算，认真比较，力图选择最佳路线。以此为基础，他撰写了京张铁路勘测调查报告，绘制了铁路平面、断面图，然后写成《修造京张全路办法》。
当时正值春季，长城内外风沙较大，天气条件较为恶劣。詹天佑在这期间的勘测日记中常有这样的记载：“极为强烈的西风不住地迎面吹来，因而工作进展很慢。（1905年5月26日）“狂风扬起满天黄沙，咫尺莫辨，视线被阻，不得不停止工作。风停之后又有小雨……（1905年5月29日）”当时中国铁路工程技术人员非常稀缺，詹天佑率领的勘测队里，只有徐士远（又名徐文泂）与张鸿诰两位毕业于山海关北洋铁路官学堂的学员懂得铁路工程技术，是为詹天佑勘测的助手。在线路勘测时，詹天佑保持严肃认真、一丝不苟的工作作风，他亲自率领工程技术人员与工人，背着标杆、经纬仪等测量仪器，在山野河道与悬崖峭壁间行进，定点制图，测量数据。他要求工程技术人员要精密工作，不能含糊草率，应付了事，不能有“大概”“差不多”这类的说法。
透过文字记载和珍贵的历史文物，我们可以感受到100多年前在物质、科技条件极为匮乏的时期，以詹天佑为首的一批优秀工程技术人员和工人所付出的艰辛与努力，可以说京张铁路的成功修建离不开这些人的努力，他们对后世铁路人也起到了激励和榜样的作用，是中国铁路事业的先驱者和带头人。
来源：《詹天佑与京张铁路》
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