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京张铁路连接北京丰台,经八达岭、居庸关、沙城、宣化至河北张家口,全长约201.2千米,于1909年建成,是中国首条不使用外国资金及人员,由中国人自行完成,投入营运的铁路(京张铁路建成之前中国最先有新城至高碑店之新易铁路,亦由詹天佑建成指挥和领导但只供慈禧太后祭祖使用)。詹天佑 是建设铁路的总工程师,后兼任京张铁路局总办。
此路“中隔高山峻岭,石工最多,又有7000余尺桥梁,路险工艰为他处所末有,”特别是“居庸关、八达岭,层峦叠嶂,石峭弯多,遍考各省已修之路,以此为最难,即泰西诸书,亦视此等工程至为艰巨”。“由南口至八达岭,高低相距一百八十丈,每四十尺即须垫高一尺。”中国自办京张铁路的消息传出之后,外国人讽刺说建造这条铁路的中国工程师恐怕还未出世。詹天佑勇敢地担当起总工程师的艰巨任务,勉励工程人员为国争光,他亲率工程队勘测定线,从勘测过的三条路线中选定了建造成本较为低的一条。由西直门经沙河、南口、居庸关、八达岭、怀来、鸡鸣驿、宣化至张家口。这路线最困难的一段是南口至八达岭一带的关沟段,不单地势险峻,坡度亦很大。八达岭近青龙桥段,为了穿越燕山山脉军都山的陡山大沟,在22千米线路区段内采用了“人”字轨道,列车在用折返方法攀斜;但坡度仍达33.7‰,要由两部机车牵引。铁路上有四条隧道,其中八达岭隧道长1,092米,采用竖井方法挖掘;居庸关隧道长400米。另外有200米长的钢架结构的怀来大桥。
京张铁路在1905年9月4日开工,詹天佑跟铁路员工一起,克服资金不足、机器短缺、技术力量薄弱等困难,出色地完成居庸关和八达岭两处艰难的隧道工程,四年后的1909年8月11日建成,10月2日通车,施工时间比原定缩短了两年;而建造成本亦比原来预算节省了三十五万两白银(也有一说是节约了二十八万两)。总费只有外国承包商过去索取价银的五分之一,可谓花钱少,质量好,完工快。在铁的事实面前,外国人也不能不折服。京张铁路是中国人自行设计和施工的第一条铁路,是中国人民和中国工程技术界的光荣,也是中国近代史上中国人民反帝斗争的一个胜利。1922年青龙桥火车站竖立詹天佑铜像,1987年,附近再建成詹天佑纪念馆。当时在此进入北京的客车均要停车半小时,参拜詹天佑铜像和纪念馆。
今天的京张铁路是来往北京及包头的京包铁路的首段。由于原京张铁路关沟段一带通过能力较差,1952年起另外建成了来往丰台及沙城(怀来)的丰沙线。丰沙线走的即当年詹天佑认为较好,但因造价较高而被迫放弃的路线。丰沙线一直担任煤运的重任。1972年,丰沙线改建成复线,1984年电气化。现在很多客运列车亦已改行丰沙线。
不过多数人不知道,在接手京张铁路工程之前,詹天佑已经为中国的铁路建设工作了近二十个年头。其间,他参与了李鸿章计划修筑的天津至通州铁路(即那条引起激烈争议的津通铁路)的测量设计;参与了天津到山海关铁路的修筑;参与修建了至今犹存的滦河大铁桥。
准确地说,“中国人自建的第一条铁路”,不是京张铁路。1901年,慈禧结束逃亡返回北京,途中第一次坐火车。火车给她留下良好的印象,她提出,两年后要坐火车到西陵祭陵。于是清廷紧急筹措修建京汉铁路高碑店站到梁各庄皇陵的支线。时任关内外铁路总办的“留美幼童”梁如浩主持此事,他推荐了詹天佑。詹天佑崭露头角,在不易施工的冰天雪地,指挥工程迅速竣工。