京張鐵路“人”字形路線探析

段海龍

摘 要 在京張鐵路工程中，青龍橋附近的“人”字形路線作為該路重要標(biāo)志多為后人稱道。該處“人”字形路線設(shè)計(jì)最直接意圖是縮短八達(dá)嶺隧道開鑿長(zhǎng)度。“人”字形路線需要列車停頓、逆行，不僅限制運(yùn)輸還存在安全隱患，路線設(shè)計(jì)者詹天佑及之后工程師對(duì)此都有正確認(rèn)識(shí)。京張鐵路采用“人”字形路線是限于特殊地理環(huán)境、有限的資金與工期作出的無奈選擇，從工程角度來講不是最佳方案。后人對(duì)該路線有誤解，未能認(rèn)識(shí)到路線缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 京張鐵路 “人”字形路線 詹天佑

京張鐵路（北京-張家口）在中國(guó)鐵路史上具有劃時(shí)代意義，它是第一條完全由中國(guó)工程師設(shè)計(jì)修建的干線鐵路。就工程史方面，京張鐵路以“資金少、工期短、質(zhì)量好”為目標(biāo)解決了艱巨的工程難題而聞名于世。小學(xué)語文教科書以《詹天佑》為題介紹了京張鐵路，其中青龍橋附近的“人”字形路線作為標(biāo)志性路線被人廣為稱道。目前對(duì)于此處“人”字形路線的設(shè)計(jì)過程與使用效果的探討，少有涉及。本文擬以史料為依據(jù)，從工程技術(shù)角度對(duì)京張鐵路中“人”字形路線的設(shè)計(jì)目的與過程做一解析，分析其得失，并對(duì)普通民眾對(duì)該路線的理解做一簡(jiǎn)要評(píng)述。

一 取道關(guān)溝段，采用“人”字形路線

張家口位于北京西北方向，中間有崇山峻嶺相隔。要在京張之間修建鐵路，穿山越嶺不可避免。擬建之初，有經(jīng)驗(yàn)豐富的外國(guó)工程師認(rèn)為工程難度之大，單靠中國(guó)工程師很難完成①（[1]，頁85—87）。對(duì)于詹天佑等中國(guó)工程師來講，清廷限定的四年工期、五百萬兩白銀經(jīng)費(fèi)是他們必須考慮的條件。這些與之前修建的鐵路相比近是苛刻的條件（[2]，頁149—151），限制了京張鐵路的路線選定和修建過程。

1. 選線關(guān)溝

在實(shí)地勘測(cè)之后，多次比對(duì)（圖1），詹天佑選定了最終路線走向，即經(jīng)沙河、南口、康莊、沙城到張家口。之后又將整條路線分為三段，其中南口到岔道城為第二段，該段距離最短但工程難度最大。尤其是關(guān)溝一帶，地勢(shì)險(xiǎn)峻，天然坡度幾乎超出了當(dāng)時(shí)鐵路線的極限值。因此，該段所有措施都是為解決坡度這一問題設(shè)計(jì)的。

八達(dá)嶺是該段路線最高點(diǎn)，詹天佑在1905年5月21日的日記中寫道：“第121測(cè)站是在八達(dá)嶺長(zhǎng)城‘北門鎖鑰關(guān)城頂上，這里是南口關(guān)溝段最高點(diǎn)，地面由這里向前后兩個(gè)方向順坡而下。這里需要一座山洞，但須再經(jīng)詳細(xì)測(cè)量之后，才能確定?！?/p>

為了繞開險(xiǎn)峻地段降低工程難度，詹天佑等工程師對(duì)周邊進(jìn)行了多次勘測(cè)。如1905年6月8—10日測(cè)量的一條路線，坡度較緩且無需開鑿隧道，但“山道或干河道很狹窄，且地形極為崎嶇……河道在群山之間穿行，被一些高峻突出的狹長(zhǎng)山嘴阻擋，因而有規(guī)律的反復(fù)繞行。在大多數(shù)情況下，這些山嘴都需要開挖，以容納所采取的曲線。不然，尖銳的轉(zhuǎn)角將不可能使任何采用的曲線以適當(dāng)半徑通過”。 （[1]，頁109—111）1905年6月11日，詹天佑又聽說有一條可以從青龍橋到小張家口的路線，即前往調(diào)查，但綜合考慮之后還是不得不放棄（圖2最上一條虛線）。

在1905年6月24日關(guān)于“京張鐵路的報(bào)告和預(yù)算”中，詹天佑就關(guān)溝段勘測(cè)的路線逐一分析。他指出，“在進(jìn)行更為詳細(xì)精確的測(cè)量并將不同路線方案加以考察比較之前，現(xiàn)在還不能做出取舍的決定，因?yàn)殄e(cuò)誤的定線將會(huì)增加行車和維修費(fèi)的開支以及增加修筑費(fèi)用?！辈⒖紤]到在沒有大道的情況下“一切材料工具運(yùn)輸均極為困難”，認(rèn)為“南口關(guān)溝段是最好的路線”（[1]，頁119—120）。但具體路線還沒有確定，詹天佑派陳西林繼續(xù)勘測(cè)。

以上分析了京張鐵路取道關(guān)溝段的過程，可以看出取道關(guān)溝是地理?xiàng)l件所定，是綜合了眾多因素、比較了多條路線之后的結(jié)果。但如何越過關(guān)溝段，是京張鐵路的下一個(gè)難題。

2. 采用“人”字形路線

1905年8月1日，陳西林邀詹天佑到青龍橋附近查看新勘測(cè)的路線，之前二人曾分別對(duì)周邊地形進(jìn)行了勘測(cè)。8月4—7日，詹天佑會(huì)同陳西林對(duì)幾條路線進(jìn)行反復(fù)研究，最后決定采用“人”字形路線，以縮短八達(dá)嶺隧道的長(zhǎng)度。在8月5日的日記中，詹天佑寫道：

經(jīng)過對(duì)各種方案進(jìn)行研究之后，我們決定將原測(cè)路線稍加延長(zhǎng)，使路線升高到與第117測(cè)站相同的高度。我們用此辦法，可使八達(dá)嶺山洞的長(zhǎng)度從6000英尺縮短到3000英尺。

6日日記寫道：

按照上述情況，立標(biāo)樁標(biāo)出一條新路線，由原測(cè)路線走進(jìn)經(jīng)過黃土嶺的路線入口，然后再退出，走向原測(cè)路線去往八達(dá)嶺。（圖3）

7日日記寫道：

命陳工程司及張學(xué)員做完水平測(cè)量，并繪出斷面圖。從而得知，按照1/35的坡度使路線延長(zhǎng)，在到達(dá)第117測(cè)站時(shí)，其標(biāo)高正在該站以下6英尺。這樣，使山洞長(zhǎng)度縮短到大約只有3000英尺。到此為止，看來已無更好的路線了，遂決定采用此線。經(jīng)對(duì)此線費(fèi)用加以計(jì)算之后，得知工程預(yù)算費(fèi)用比開鑿6000英尺山洞的路線有所減少，約可節(jié)省100，000銀兩。

通過以上分析可以看出，八達(dá)嶺附近地形險(xiǎn)峻復(fù)雜，詹天佑一直在尋求最佳路線。最終取道青龍橋，是綜合考慮了工程難度、工程工期和費(fèi)用以及材料運(yùn)輸?shù)榷喾N因素。在青龍橋附近采用“人”字形路線，不僅大大降低了路線坡度，更重要的是隧道長(zhǎng)度縮短了一半，工程量減少，既節(jié)約資金，又縮短工時(shí)，可謂一舉數(shù)得?！叭恕弊中温肪€的采用是綜合了當(dāng)時(shí)技術(shù)與非技術(shù)因素之后最好的選擇。

二 鐵路工程界對(duì)“人”字形路線的評(píng)價(jià)

關(guān)于“人”字形路線，詹天佑本人有著非常清晰的判斷，他在1910年給商辦川漢鐵路公司宜萬段副總工程司顏德慶信中說：

我也認(rèn)為，采用螺形環(huán)山線比采用之字線更為優(yōu)越，無論何時(shí)何地，只要有可能時(shí)，均系如此。（[1]，頁281—282）

此論在鐵路工程界亦為常識(shí)。在民國(guó)出版的教材中，多次談及此問題。鴻勛編著的《鐵路工程學(xué)》一書中指出：在鐵路工程中延長(zhǎng)路線一般有三種方法，其中在崇山峻嶺之間，開鑿隧道是延長(zhǎng)路線的方法之一。路線坡度太大時(shí)，最常用的是轉(zhuǎn)彎上坡法（圖4中第一圖），先由A點(diǎn)沿河慢慢斜上，在達(dá)到高度約一半時(shí)，急轉(zhuǎn)過河，再向B點(diǎn)慢慢斜上。第二種是橋梁（隧道）螺旋線法（圖4中第三圖、第四圖），即在山谷深而窄的地方建造高橋，或在山脊狹而峭的地方開鑿隧道，使路線呈螺旋形，以降低坡度。最后一種是反向上坡法（Switch-back），即“之”字形路線上坡法（圖4中第二圖），一般只在在地勢(shì)極為峻峭的地方使用。同時(shí)指出：后兩種方法不是萬不得已的時(shí)候一般不宜采用，若采用則說明地勢(shì)極為崎嶇，尤其是“反向上坡法”！

該教科書中指出，反向上坡法“能免用最佳！”為什么要慎用呢？教材解釋道：由于要在拐點(diǎn)B、C兩處停車，列車行至反向線時(shí)需逆行，要求行車速度必須緩慢，否則不易停頓和反向而行，考慮到列車慣性極大，坡度又高，因此危險(xiǎn)系數(shù)高，在運(yùn)輸和管理方面極為不便。

此后也有教科書中評(píng)價(jià)此種路線“行車速度必須緩行，方無危險(xiǎn)?？蛙嚪倍嘀肪€，應(yīng)避免之”（[5]，頁120）。又有一《職業(yè)學(xué)校叢書》中，直接以京張鐵路中的“人”字形路線舉例：“平綏路由居庸關(guān)上升八達(dá)嶺時(shí)，在青龍橋站作反向線，致行車常感困難，是其一例?！保╗6]，頁7）說明鐵路線中慎用“人”字形路線，已是鐵路工程界共識(shí)。

三 普通民眾對(duì)“人”字形路線的曲解

京張鐵路的成功修建，不僅在工程界傳為佳話，還影響至社會(huì)各界。后人對(duì)詹天佑與京張鐵路的了解多來自教科書。目前小學(xué)語文課本中，有“詹天佑”一文，其中這樣描述“人”字形路線：

鐵路經(jīng)過青龍橋附近，坡度特別大?；疖囋鯓硬拍芘郎线@樣的陡坡呢？詹天佑順著山勢(shì)，設(shè)計(jì)了一種“人”字形線路。北上的列車到了南口就用兩個(gè)火車頭，一個(gè)在前邊拉，一個(gè)在后邊推。過青龍橋，列車向東北前進(jìn)，過了“人”字形線路的岔道口就倒過來，原先推的火車頭拉，原先拉的火車頭推，使列車折向西北前進(jìn)。這樣一來，火車上山就容易得多了。

該文淺顯易懂且生動(dòng)逼真，但如果不加解釋，容易讓人產(chǎn)生誤會(huì)。事實(shí)上多數(shù)人會(huì)認(rèn)為“人”字形路線是為了降低坡度設(shè)計(jì)，而忽略其最初的設(shè)計(jì)意圖與細(xì)節(jié)；也會(huì)理解為“人”字形路線是鐵路工程中最佳的設(shè)計(jì)方案；也有人甚至?xí)J(rèn)為“人”字形路線是詹天佑的首創(chuàng)。

關(guān)于設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和工程角度的評(píng)價(jià)，前已述及。“人”字形路線早在美國(guó)礦區(qū)就有使用，這對(duì)于在美國(guó)學(xué)習(xí)土木工程專業(yè)的詹天佑并不陌生，因此也不是詹天佑首創(chuàng)。

高宗魯，曾在美國(guó)康奈狄克州（該州正是詹天佑學(xué)習(xí)生活過的地方）一大學(xué)任經(jīng)濟(jì)學(xué)教授，偶然的機(jī)會(huì)獲得了有關(guān)“留美幼童”的資料，繼而做了進(jìn)一步考察，對(duì)詹天佑生平等問題頗有研究（[2]，頁1—3）。在“詹天佑的生平與時(shí)代”一文中，高宗魯對(duì)青龍橋的“人”字形軌道評(píng)價(jià)說：

車行到此，改用2-8-8-2大馬力機(jī)車兩個(gè)，一在前拖，一在后推。到交叉點(diǎn)再往上拖，車廂業(yè)在前頭的，就改在后尾，不必掉頭，十分便捷。（[2]，頁37）

高宗魯顯然稱贊了“人”字形路線的巧妙設(shè)計(jì)，并沒有從行車實(shí)際考慮，這樣行車不僅不“便捷”，還存在安全隱患。作為經(jīng)濟(jì)學(xué)家的高宗魯先生沒有像工程師出身的鴻勛對(duì)“人”字形路線認(rèn)識(shí)的深刻，他的認(rèn)識(shí)代表了普通民眾的認(rèn)識(shí)。

以高宗魯為代表的普通民眾，容易在民族情感的驅(qū)動(dòng)下，將詹天佑的工作過分拔高。20世紀(jì)六七十年代，關(guān)于“自動(dòng)掛鉤”的發(fā)明問題曾在臺(tái)灣引起了不小的爭(zhēng)論。事件起因是鴻勛撰文說“自動(dòng)掛鉤”（Janney Coupler）不是詹天佑發(fā)明，眾多人士則發(fā)文責(zé)難氏，所持依據(jù)中就有“教育部”審核通過的“教科書”（[2]，頁229—240）。其實(shí)詹天佑本人早已明確將其譯為“鄭氏掛鉤”以避免“詹氏”之流傳（[8]，頁125）。但在20世紀(jì)90年代出版的一本著作中還認(rèn)為“自動(dòng)掛鉤”為詹天佑所創(chuàng)，可見正確的科技傳播任重而道遠(yuǎn)。

如上所述，民眾對(duì)“人”字形路線的大加褒獎(jiǎng)，并不了解詹天佑的困擾所在。20世紀(jì)50年代新建的“豐臺(tái)——沙城”一線，繞過了關(guān)溝段，解決了京張鐵路的運(yùn)輸瓶頸。豐沙線也是詹天佑當(dāng)年測(cè)量過的，只是需要穿鑿的隧道過于繁多，在當(dāng)時(shí)的情況下不可能完成，才不得不放棄。

惡劣的地理?xiàng)l件、緊迫的工期、拮據(jù)的資金、傳統(tǒng)的開鑿方法，同時(shí)制約著京張鐵路路線選擇，“人”字形路線正是在這種情況下“無奈”出現(xiàn)。是外部條件決定了工程的選擇，普通民眾不了解具體工程細(xì)節(jié)，喜歡追逐饒有趣味的故事。

四 結(jié)語

鐵路建設(shè)作為一項(xiàng)具體工程，必然會(huì)受到諸多社會(huì)因素的共同影響。鐵路路線的選擇，除要考慮工程本身，還要考慮其他限制條件。京張鐵路中“人”字形路線便是工程自身與工程之外不同因素影響下妥協(xié)的結(jié)果，是在有限時(shí)間有限經(jīng)費(fèi)通過青龍橋的最好路線。在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下，它解決了當(dāng)時(shí)面臨的工程難題。從工程角度來講顯然不是最好的方案，但它是當(dāng)時(shí)最好的解決方案。不可回避的是，該路線先天不足，成為制約運(yùn)輸?shù)钠款i。詹天佑選擇“人”字路線實(shí)屬“無奈”之舉，并非最佳方案。由于關(guān)溝一帶地勢(shì)過于險(xiǎn)峻，不適合用“螺旋環(huán)山法”，才采用“人”字形線路。

鐵路工程界的客觀評(píng)價(jià)，并不能代表普通民眾的認(rèn)識(shí)。民族情感往往是讓人曲解歷史的發(fā)酵劑，對(duì)于詹天佑有意無意的過高評(píng)價(jià)，符合常人心理。然而歷史不是文學(xué)作品，歷史人物的高大形象更不需要捏造故事。對(duì)“人”字形路線的誤解，既不客觀，更違背歷史。

需要指出的是，從工程技術(shù)角度理解“人”字形路線的設(shè)計(jì)背景與運(yùn)行利弊，并不會(huì)降低詹天佑和京張鐵路在中國(guó)鐵路史上的地位。相反，只有真正了解“人”字形路線設(shè)計(jì)的社會(huì)背景和地理環(huán)境，以及最初設(shè)計(jì)意圖與具體過程，人們才更會(huì)為以詹天佑為代表的中國(guó)工程師們不畏艱險(xiǎn)，在惡劣的自然地理?xiàng)l件下，頂著國(guó)內(nèi)外輿論壓力，使用傳統(tǒng)方式打造了中國(guó)第一條自主建設(shè)的鐵路的精神所深深打動(dòng)。

現(xiàn)在的京張鐵路新開辟了“豐沙線”，繞開了青龍橋的“人”字形路線，大大縮短了列車運(yùn)行時(shí)間。即將開通的京張高鐵更是拉近了京張兩地的距離。但青龍橋站仍然發(fā)揮著作用，目前還有多次列車行駛在“人”字形路線上。此外，作為具有百年歷史的“人”字形路線，不僅具有現(xiàn)實(shí)的實(shí)用價(jià)值，更具有珍貴的歷史價(jià)值、工業(yè)遺產(chǎn)價(jià)值。人們?cè)陬I(lǐng)略八達(dá)嶺雄偉景觀的同時(shí)，仍會(huì)緬懷中國(guó)“鐵路之父”詹天佑。

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