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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200千米，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“之”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。