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求詹天佑设计的”人”字形线路图？
人”字形线路示意图
险峻山岭如何天堑变通途实地考察酝酿巧安排———
1905年9月4日，起自北京丰台、终至张家口的京张铁路开工。这是完全由中国人自己主持、自己设计、自己施工修建的第一条干线铁路。到现在，京张铁路开工整整100年。
人们在说到京张铁路的时候，不可避免地会把它和一个人的名字——詹天佑联系在一起。
京张铁路热英俄染指未遂
乘坐旅游列车前往八达岭游览的旅客，很少有人想到，他们所经过的这条铁路有多么不平凡。如果下车来用自己的双脚走一走这段路程，通过那陡峻的坡道、险急的曲线、窄长黑暗的山洞，就会感受到当年施工修筑时的艰难。
既然自然条件如此恶劣，为什么还非要修这样一条铁路呢？这与清朝末年国际国内的形势有密切关系。当时，国外列强把中国看成是一块可以分而食之的肥肉；国内则政治腐败，“闭关政策”严重阻碍了自身的发展。一批有识之士大声疾呼，应当积极学习和引进外国的先进思想与先进技术，以图振兴国运；而中国要强大，必须修铁路。
张家口一带资源丰富，但交通不便，难以开发利用。光绪末年，由于关内外铁路竣工后收益可观，引起了诸多商人的兴趣，纷纷向朝廷请求投资修筑京张铁路。最后朝廷采纳了铁路督办大臣袁世凯的建议，决定使用关内外铁路的余利官办筑路。英、俄两国原先对京张铁路均有染指之意，却因争执无果，最终不得不同意中国自行修建。1905年2月，京张铁路总局成立，铁路工程专家詹天佑担任总局的“会办”兼总工程司，主持京张铁路筑路工程。
关沟路段地形最为险恶反复斟酌难以避开
北京至张家口，山势险峻、地形复杂，即使是外国专家也认为筑路极其困难，更没有人相信中国人能够仅靠自己的力量完成这项工程。外国媒体甚至说：“能在北京至张家口建造铁路的中国工程师，恐怕现在还没有出世呢！”
北京与张家口相距近二百公里，军都山横亘其间。自南口至八达岭的十几公里路程，属关沟路段。这一带层峦叠嶂、沟壑纵横，地形最为险恶。
詹天佑身先士卒，亲自率领勘测人员翻山越岭、风餐露宿进行实地勘测，发现工程施工的难度远超出想像。
“三十尺高一尺”，用铁路部门的专业语言说，就是千分之三十三点三的坡度。这是修筑京张铁路的最大难点。按照1999年重新修订颁布的《中华人民共和国铁路技术管理规程》规定，在地形条件最差的三等线路上，使用牵引力最大的电力机车，区间线路的最大限制坡度不得超过千分之二十五，即使是“加力牵引”，也不得超过千分之三十。而詹天佑所要设计的京张铁路，是在此技术管理规程下达的90多年前，那时哪里有什么电力机车、内燃机车，就是蒸汽机车也刚在国内出现不久，其牵引力与今天的机车相比，犹如天上地下。
为了避开这段地形条件最差的路段，詹天佑试图寻找相对理想的路径，先后选测了七八条不同的比较线。但是，由于经费及工期的限制，最后还是不得不把立足点落回到关沟路段。
被逼出来的“之”字形线路
山峦沟壑难避的问题如何解决？夏季洪水泛滥的问题如何解决？最重要的是，那千分之三十三点三的坡度如何解决？
詹天佑的伟大就表现在此处：他选择了“之”字形线路。
火车不可能顺着陡峭的山坡直着“爬”上去，只能采用延长路程的方法以减缓线路的坡度。以“距离”换取“高度”———实际上铁路也可以“盘山”，那叫“螺旋环山法”。但是使用这种方法有一个前提：必须具备合适的地形。由于关沟路段的自然条件限制，不适合用“螺旋环山法”，只有采用“之”字形线路，这是不得不采用的办法，也是唯一能采用的办法。
在这里有两个问题需要特别说明。第一，选择关沟路段是在客观条件限制下所采取的无奈之举，而并非最佳方案。詹天佑曾说过：“选定线路时，只要有办法，就不要采用关沟段那样的线路。”
第二，“之”字形线路并非詹天佑的发明。这种筑路形式早就在美国的矿山铁路中使用过了。但是，许多年来，人们一直传说是詹天佑发明了“之”字形线路，实属谬误。詹天佑不需要这样的虚名。他的伟大，不在于是否发明了这种办法，而在于能够大胆采纳并巧妙运用这种办法。
“之”字实际是“人”字一箭双雕巧安排
把这种线路说成是“人”字更准确一些。这是一个横放着的“人”字。列车为了达到上面那条腿的顶端，需要先顺着下面这条腿行进到“人”字的“头部”，然后再掉过头来继续上行。这样，就把一段陡峭的坡道代替了。
但是，这么长的一列火车，在到达“人”字的“头部”以后，如何掉头继续上行？
詹天佑决定采用“双机牵引”，就是使用两台机车，一台在前面拉、一台在后面推———到了“人”字的头部，火车无需掉头，原先在前面的机车变成了车尾、由拉变推；原先在后面的机车现在变成了车头、由推变拉。
其实，使用两台机车的主要目的是为了加大牵引力，如果仅仅是为了解决掉头折返的问题，在载重量小的时候，仅用一台机车也可以办到。但是在火车的载重量大时，一台机车就不够用了。詹天佑着力引进国外大马力机车，并创造性地使用双机牵引，解决了京张铁路的运输动力问题。
在纸上写一个“人”字好办，但是，在连绵不绝的军都山间、在预先设定的关沟路段，哪里去画这个“人”字，哪里去找这样一处完全符合要求的理想之地呢？
老天爷真的为詹天佑准备了这样一处地方，那就是青龙桥。它的天然地形恰好适合于修筑这样一个供列车折返的场地，而它在整条线路中的位置也刚好合适。
詹天佑通过反复勘察测量、不断修订设计方案，才发现并选中了青龙桥为折返地点。这一决策，使八达岭隧道的长度减少了一半，大大缩短了工期、节约了资金。
詹天佑还有多项创举
詹天佑的业绩绝不仅仅是一个青龙桥。在修建京张铁路时，他还有很多创举。比如开凿八达岭隧道。曾有诸多洋专家断言：如不使用外国的先进机械以及技术人员，仅凭中国人的力量不可能完成。而在詹天佑的策划指挥下，采用开挖竖井增加工作面、使用强力炸药爆破等措施，硬是依靠人力建成了这条中国筑路历史上的第一条长大隧道。
他着力引进国外大马力机车，并创造性地使用双机牵引，解决了京张铁路的运输动力问题。
他制定统一的铁路工程标准及行车规章制度，为中国铁路建设及管理的标准化奠定了基础。
他使京张铁路的建设比预定计划提前了两年。从1905年9月4日正式开工，到1909年10月2日在南口举行通车典礼，仅用了4年的时间。按当初预算，京张线施工以及购置机车、车辆的费用为白银729万两，实际仅用了约700万两，创造了当时全国铁路造价最低的纪录……
参考资料：http://www.obj.org.cn/article/uploadfiles/2005-11/20051115212825458.jpg
詹天佑，字眷诚，江西婺源人。1861年（清咸丰十一年）出生在一个普通茶商家庭。儿时的詹天佑对机器十分感兴趣，常和邻里孩子一起，用泥土仿做各种机器模型。有时，他还偷偷地把家里的自鸣钟拆开，摆弄和捉摸里面的构件，提出一些连大人也无法解答的问题。1872年，年仅十二岁的詹天佑到香港报考清政府筹办的“幼童出洋预习班”。考取后，父亲在一张写明“倘有疾病生死，各安天命”的出洋证明书上画了押。从此，他辞别父母，怀着学习西方“技艺”的理想，来到美国就读。
在美国，出洋预习班的同学们，目睹北美西欧科学技术的巨大成就，对机器、火车、轮船及电讯制造业的迅速发展赞叹不已。有的同学由此对中国的前途产生悲观情绪，詹天佑却怀着坚定的信念说：“今后，中国也要有火车、轮船。”他怀着为祖国富强而发奋学习的信念，刻苦学习，于1867年以优异的成绩毕业于纽海文中学业。同年五月考入耶鲁大学土木工程系，专攻铁路工程。在大学的四年中，詹天佑刻苦学习，以突出成绩在毕业考试中名列第一。1881年，在一百二十名回国的中国留学生中，获得学位的只有两人，詹天佑就是其中的一个。
回国后，詹天佑满腔热忱地准备把所学本领贡献给祖国的铁路事业。但是，清政府洋务派官员迷信外国，在修筑铁路时一味依靠洋人，竟不顾詹天佑的专业特长，把他差遣到福建水师学堂学驾驶海船。1882年11月又被派往旗舰“扬武”号担任驾驶官，指挥操练。1883年，中法战争爆发，第二年，蓄谋已久的法国舰队陆续进入闽江，蠢蠢欲动。可是主管福建水师的投降派船政大臣何如璋却不闻不问，甚至下令：“不准先行开炮，违者虽胜亦斩！”这时，詹天佑便私下对“扬武”号管带（舰长）张成说：“法国兵船来了很多，居心叵测。虽然我们接到命令，不准先行开炮，但我们决不能不预先防备。”由于詹天佑的告诫，“扬武”号十分警惕，作好了战斗准备。当法国舰队发起突然袭击时，詹天佑冒着猛烈的炮火，沉着机智地指挥“扬武”号左来右往；避开敌方炮火，抓住战机用尾炮击中法国指挥舰“伏尔他”号，使法国海军远征司令孤拔险些丧命。对这场海战，上海英商创办的《字林西报》在报道中也不得不惊异地赞叹：“西方人士料不到中国人会这样勇敢力战。‘扬武’号兵舰上的五个学生，以詹天佑的表现最为勇敢。他临大敌而毫无惧色，并且在生死存亡的紧要关头还能镇定如常，鼓足勇气，在水中救起多人……”
从战后到1888年，詹天佑儿经周折，转入中国铁路公司，担任工程师，这是他献身中国铁路事业的开始。
刚上任不久，詹天佑就遇到了一次考验。当时从天津到山海关的津榆铁路修到滦河，要造一座横跨滦河的铁路桥。滦河河床泥沙很深，又遇到水涨急流。铁桥开始由号称世界第一流的英国工程师担任设计，但失败了；后来请日本工程师衽实行包工，也不顶用，最后让德国工程师出马，不久也败下阵来。詹天佑要求由中国人自己来搞，负责工程的英国人在走投无路的情况下，只得同意詹天佑来试试。
詹天佑是一个认真踏实的人，他分析总结了三个外国工程师失败的原因后，身着工作衣与工人一起实地调查，（p116）密测量。夜晚，借着幽暗的油灯，又仔细研究滦河河床的地质构造，反复分析比较，最后才确定桥墩的位置，并且大胆决定采用新方法——“压气沉箱法”来进行桥墩的施工。詹天佑果然成功了滦河大桥建成了。这件事震惊了世界：一个中国工程师居然解决了三个外国工程师无法完成的大难题。
詹天佑初战告捷后，立刻遇到了更为严峻的考验。1905年，清政府决定兴建我国第一条铁路京张铁路（北京至张家口）。英俄都想插手，由于中国人民的强烈反对，他们的企图没能得逞。英俄使臣以威胁的口吻说：“如果京张铁路由中国工程师自己建造，那么与英俄两国无关。”他们原以为这么一来，中国就无法建造这条铁路了。在这关键时刻，詹天佑毫不犹豫地接下了这个艰巨的任务，全权负责京张铁路的修筑。消息传来，一些帝国主义分子及英国报刊挖苦说：“中国能够修筑这条铁路的工程师还在娘胎里没出世呢！中国人想不靠外国人自己修铁路，就算不是梦想，至少也得五十年。”他们甚至攻击詹天佑担任总办兼总工程师是“狂妄自大”、“不自量力”。詹天佑顶着压力，坚持不任用一个外国工程师，并表示：“中国地大物博，而于一路之工必须借重外人，我以为耻！”“中国已经醒过来了，中国人要用自己的工程师和自己的钱来建筑铁路。”
1905年8月，京张铁路正式开工，紧张的勘探、选线工作开始了。詹天佑带着测量队，身背仪器，日夜奔波在崎岖的山岭上。一天傍晚，猛烈的西北风卷着沙石在八达岭一带呼啸怒吼，刮得人睁不开眼睛，测量队急着结束工作，填个测得的数字，就从岩壁上爬下来。詹天佑接过本子，一边翻看填写的数字，一边疑惑地问：“数据准确吗”？“差不多”，测量队员回答说。詹天佑严肃地说：“技术的第一个要求是精密，不能有一点模糊和轻率，‘大概’、‘差不多’这类说法不应该出于工程人员之口。”接着，他背起仪器，冒着风沙，重新吃力地攀到岩壁上，认真地复勘了一遍，修正了一个误差。当他下来时，嘴唇也冻青了。
不久，勘探和施工进入最困难的阶段。在八达岭、青龙桥一带，山峦重迭，陡壁悬岩，要开四条隧道，其中最长的达一千多米。詹天佑经过精确测量计算，决定采取分段施工法：从山的南北两端同时对凿，并在山的中段开一口大井，在井中再向南北两端对凿。这样既保证了施工质量，又加快了工程进度。凿洞时，大量的石块全靠人工一锹锹地挖，涌出的泉水要一担担地挑出来，身为总工程师的詹天佑毫无架子，与工人同挖石，同挑水，一身污泥一脸汗。他还鼓舞大家说：“京张铁路是我们用自己的人、自己的钱修建的第一条铁路，全世界的眼睛都在望着我们，必须成功！”“无论成功或失败，决不是我们自己的成功和失败，而是我们国家的成功和失败！”
为了克服陡坡行车的困难，保证火车安全爬上八达岭，詹天佑独具匠心，创造性地运用“折返线”原理，在山多坡陡的青龙桥地段设计了一段人字形线路，从而减少了隧道的开挖，降低了坡度。列车开到这里，配合两台大马力机车，一拉一推，保证列车安全上坡。
詹天佑对全线工程曾提出“花钱少，质量好，完工快”三项要求。京张铁路经过工人们几处奋斗，终于在1909年9月全线通车。原计划六年完成，结果只用了四年就提前完工，工程费用只及外国人估价的五分之一。一些欧美工程师乘车参观后啧啧称道，赞誉詹天佑了不起。但詹天佑却谦虚地说：“这是京张铁路一万多员工的力量，不是我个人的功劳，光荣是应该属于大家的。”
京张铁路建成后，詹天佑又继任了粤汉铁路督办兼总工程师。这时，美国决定授予他工科博士学位，要他亲自去美国参加授衔仪式。为了全力参加祖国铁路建设，他放弃了这一荣誉。
辛亥革命后，詹天佑为了振兴铁路事业，和同行了起成立中华工程学会，并被推为会长。这期间，他对青年工程技术人员的培养倾注了大量心血，他除了以自己的行为作出榜样外，还勉励青年“精研学术，以资发明”，要求他们“勿屈己徇人，勿沽名而钓誉。以诚接物，毋挟褊私，圭璧束身，以为范例。”
詹天佑从事铁路事业三十多年，几乎和当时我国的每一条铁路都有不同程度的关系。到晚年，因积劳成疾，不幸于1919年病逝。周恩来同志曾高度评价詹天佑的功绩，说他是“中国人的光荣”。
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