工业遗产视野下的京张铁路
第9卷  第3期 工程研究——跨学科视野中的工程
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9 (3): 262-269
2017年6月
JOURNAL OF ENGINEERING STUDIES  Jun., 2017
收稿日期: 2017-04-27; 修回日期: 2017-05-18
基金项目：国家哲学社会科学基金项目“社会变迁与京绥铁路修建史研究”（13XZS015）
DOI: 10.3724/SP.J.1224.2017.00262
工业遗产视野下的京张铁路
段海龙
(内蒙古师范大学 科学技术史研究院，呼和浩特 010022)
摘  要: 京张铁路是中国近代第一条自筹资金、完全由中国人设计并施工完成的干线铁路，是西方铁路技术移植中国的典型案例，在中国铁路工程史中具有重要意义。除个别路段稍有变化外，京张铁路目前基本保持了初建时的路线。在修建过程中，路线测量和勘定技术有所创新，部分传统技术也得到了运用和创新，并且，首次引进了自动挂钩，建造了鲜明特的车站站房。目前，京张铁路仍在使用中，大部分路线和站房保存完好。作为一种典型的工业遗产，京张铁路的核心价值在于其所承载的技术价值，因此，有必要对京张铁路的代表性路段和特站房，以及记录铁路修建的文献资料进行保护。
关键词: 京张铁路；技术史；工业遗产
中图分类号: N09      文献标识码: A      文章编号
: 1674-4969(2017)03-0262-08
众所周知，京张铁路（北京——张家口）是中国自主修建的第一条干线铁路，是中国铁路史上的一座里程碑。它是西方铁路技术移植中国的重要案例，在工程史上具有十分重要的意义。京张铁路1909年竣工，历经晚清、民国和新中国三个时期，已有百年历史，不仅见证了中国近代的屈辱史，也见证了中华民族的奋斗史，现在仍然发挥着运输功能。京张铁路具有重要的技术价值，本文拟对该工业遗产进行初步考察。
1  京张铁路的修建及其意义
中国的铁路建设始于19世纪80年代初期。京张铁路之前，中国铁路都聘请外国工程师主持修建。甲午战争后，大量以筑路资金形式涌入中国的外国资本，与把持铁路修建权的外国工程师联合，共同控制着中国铁路的修建运营权。中国铁路成为了列强经济及军事入侵的重要工具。
19世纪下半叶，张家口已经成为我国北方最
重要的物资集散地及对欧贸易的重要陆路商埠，在中蒙俄乃至对欧贸易中，特别是茶叶贸易中，具有举足轻重的地位。同时，张家口也是北京的西大门，其军事意义不言而喻。鉴于张家口的经济和军事地位，京张铁路的修建权被英俄两国争执不休。清廷想利用关内外铁路营业盈利作为修建京张铁路的经费，但该路运营由英国把持。最后议定，京张铁路完全由中国人自己修建，英俄两国不再插手；在按约偿还英国贷款的情况下，中国可以支配关内外铁路余利作为修建京张铁路的经费。1905年，袁世
凯举荐詹天佑担任京张铁路总工程司，全路技术人员、施工人员皆为中国人。1909年，京张铁路竣工。
京张铁路在交通经济方面的意义显而易见。京张铁路延伸为京绥铁路（北京——包头）之后，其价值尤为突出。它沟通了我国西北地区和京津地区的客货运输，促进了我国西部地区的近代化进程[1]。
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从北京到张家口，必须要跨过崇山峻岭（图1），路线勘定尤为重要。由于没有西方先进机器设备，开凿隧道和架设桥梁变得更为艰难。但以詹天佑为代表的中国工程师们，在传统技术的基础上尝试创新，克服重重困难，成功完成了京张
铁路的铺设，并实现了“时间短、花钱少、质量好”的目标。京张铁路因成功跨越八达岭，在世界铁路工程史上享有盛誉。京张铁路实现了西方铁路修建技术向中国的彻底移植，在技术史上具有重要意义。
图1  京张铁路线路图
（选自：《京张铁路工程纪略（附图）》）
2  京张铁路的变迁
京张铁路由北京丰台柳村开始，途径西直门、南口、青龙桥、康庄、沙城、宣化到达张家口，全线约200公里，初建时设14站，隧道4座，涵沟210个，架桥125座。
京张铁路正式运营后，随着运量增长，关沟段路线日渐成为限制运输能力的瓶颈。1912年前后在此路段增建了东园、居庸关、三堡和西拨子四个会让站，以缩短站间距离。1924年，由于水灾，在下花园改线6000m 。日本占领期间，将青龙桥车站的股道延长至280m ，关沟段的其他站线延长至320m 。1939年夏水灾之后，该段改线1000米，同时废弃五桂头、石佛寺两座隧道，另建四处隧道，路线延长800余米，新建桥梁200m ，全部工程于1940年7月完成。
20世纪五十年代，国家对京张线进行了大规模的修理整顿，部分路段铺设为双线。1975年至1989年间，除关沟段外，京张段木枕均更换为钢筋混凝土轨枕。在路线方面，新建了丰沙线（丰台——沙城）。丰沙线不再经过青龙桥，到沙城后和原来的京张铁路相接，绕开了关沟段。现在京张之间多行此线。丰沙线工程难度主要是需要开凿大量隧道。此线亦为詹天佑当年的首选线路，但鉴于工程量过于艰巨，未能如愿。丰沙线的开通，减轻了原关沟段的运输压力，客观上保护了该段路线。
1950年，为绕行官厅水库蓄洪区，京张铁路由康庄站西约  2.5公里处，经清水河、西花园、定州营，跨越官厅水库至狼山站东约1公里处与原线接轨。该段线路全长15.97公里，中间设东花园站（即原西花园站），撤销怀来站。共修筑特
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大桥1座（妫水河桥）663.4米，大桥l座92.6米，中小桥16座，涵洞2处，车站1处。1954年12月竣工，1955年3月交付使用。1950年代末，因清华大学扩建，清华园站东移0.8公里，较原京张线延长106米，另建清华园新站，到发线有效长650米，原货场仍保留使用并与新站连接，工程于1960年一季度完成。
张家口站地处市区中心，站内货场线有效长仅366米，且进站线路存在一个曲线半径仅243米的弯道。应张家口市要求，1955年11月开工改线，自宁远站以东，京包线188.4公里处另选新线并修建二线，线路跨清水河至217.5公里处与原京包线相接。改线长7.324公里，较原京包线缩短l1.781公里，最小曲线半径600米。张家口新站设到发线6股，编组线6股，设机务折返段及三角线，改线工程于1956年4月竣工。
1970年7月至1973年10月期间，京张铁路完成了下花园老龙背改线工程。该工程修建复线隧道长191米，京包线自149.500公里处至150.635里处改线，改线全长1135米，较原线路缩短78米，消除了原线路小半径曲线、长期限速及钢轨磨损严重等问题。新改线限坡5‰，设800米曲线1处。有涵洞2座，砌筑导流设施700立方米。
1938年至1973年间，为加大运输量及克服自然灾害影响，京张铁路先后5次改线。1957年为改善北京
市政交通，封闭了环城铁路，京张铁路起点改为西直门站（现在北京北站）；1969年8月，北京铁路枢纽东郊（北京东）站至沙河站间东北环线开通运营，原环城铁路各站拆除，京包铁路改由北京站始发，经东北环线到沙河后与原线接轨。到1997年末，京张线共有车站38个（含支线7站），其中特等站1个，一等站4个，二等站3个，三等站7个，四等站23个。京张铁路初建了3条支线，之后有旧支线拆除也有新支线建设，到1997年末只剩1条支线。
目前，京张铁路的线路经过休整加固后大多还在使用，少数由张家口进京的列车还行驶此路
线。京张铁路的变迁，源于经济的发展与运输的需要。在这一过程中，京张铁路的运输功能得到不断加强，凸显了其作为运输工具的重要作用，客观上也保护了这一重要的工业遗存。
3 京张铁路中的技术引进与创新
一字成语
作为中国工程师全面主持修建的第一条干线铁路，京张铁路在铁路技术的移植方面做了有益的探索，并取得了成功[2]。与单纯的技术不同，工程活动具有“唯一性”的基本性质和基本特征[3]，京张铁路的修建具有自己的技术特。
3.1路线的勘测选择具有创新性
铁路线路测定，宜取平取直。一为筑路容易，所用经费少；二为行车顺利，维护费用少。北京到张家
口之间崇山峻岭不可避绕，加之工期、经费及技术条件的限制，路线测定成为铁路建设的首要难题。
为了和京奉铁路衔接，京张铁路以京奉铁路60号桥为起点。整条线路以南口和岔道城为界分为三段勘测，其中第一段和第三段路线相对平顺，易于定线。第二段中，从昌平到康庄一段，经过多次勘测，几经比对，才确定了最终路线（图2）。
图2 昌平到康庄段路线选择
（图中右下角“柳村”为初建京张铁路的起点，左下路线为建国后新修的“丰沙线”；右上昌平到康庄的三条路线中，最下线为最后确定的路线，其他两条都为当时测量比较后放弃的路线）
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在这一段路线中，原定开凿三个隧道，即五桂头、石佛寺和八达岭隧道。但在施工的过程中，发现居庸关一带地势过于险陡，坡度超过了修建铁路的最大限度，为降低坡度必须要延长线路，为延长路线增加了居庸关隧道。八达岭隧道是京张铁路中最艰难的工程，初测时隧道长达6000多英尺（合约1830米），开凿时间需要两年之久。这是工期所不允许的（清政府要求四年内建成京张铁路）。为了缩短隧道长度，只得另择隧道开凿处，为此在青龙桥附近采用“人”字形路线，既降低了坡度，又将八达岭隧道的开凿长度缩短了一半，节省了工时也节约了经费。“人”字形路线已经成为京张铁路的标志（图3）。
图3青龙桥“人”字线定测图
（摄于詹天佑纪念馆）
铁路建设首先是路线的确定。面对无法避绕的八达岭，詹天佑等工程师通过多次实测对比，最终选定了路线。在此过程中，因地制宜十分重要，显示了工程建设的“唯一性”，也凸显了工程师工作的创新性。
3.2传统技术的应用与创新
京张铁路完全由华人修建，由于经费紧张，詹天佑尽量减少购置国外先进设备，在修建该路时，大多采用传统技术。
在开凿八达岭隧道时，在隧道中间开挖两个竖井，使工作面增加为六个，大大加速了开凿进度（图4）。詹天佑在国内首次采用拉克洛（Rackarock）开凿隧道，此种爆炸力强但性能稳定，之前只用于开发煤矿。
图4开井法开凿隧道定测中线示意图
（选自《京张铁路工程纪略（附图）》）
在修建桥梁墩台时，为节省水泥，詹天佑在混凝土里掺以片石。片石为京张铁路开厂生产，属于詹天
佑“开源节流”的重要举措之一。一些厂房的墙壁，也用片石替代砖来建造。在桥梁架设过程中，为了增加桥梁强度要在水泥混凝土中铺设钢材，但当时国内掌握这种技术的人很少。京张铁路中，水泥混凝土中经常加入沙、碎石，这样既增加桥梁强度，也节省了水泥。在厂房修建时，地基多采用石灰、黏土和细沙组成的三合土，来替代水泥混凝土。
为了加固车库等地基，京张铁路中多采用桩柱法，即用几百根1~1.2米（三四英尺）长的柳树桩打入地内，以增加地质硬度。墙基分为三层，第一层为一四八石灰三合土，厚约0.5米宽1.8米，第二层为一三六石灰三合土，宽  1.5米；第三层为一四八水泥混凝土，厚0.6米，宽1.1米。这样既节省经费，又不影响建筑质量。
粗粮煎饼拉克洛用于铁路隧道开凿中，国内属首次，而使用三合土、片石及树桩法都是传统技术在铁路建设中的运用。这也是西方铁路技术移植中国本土化表现的一个方面。
3.3 厘定标准，奏请推广“自动挂钩”
京张铁路修建时期，火车及车辆之间的连接有链子车钩、螺旋车钩和自动车钩三种方式。链
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子车钩适用于平原，在山区容易脱钩；螺旋车钩在山地行驶比较安全，但摘挂不便。自动车钩由美国
人Elli Janney 于1873年发明。京张铁路修建之前，中国多采用链子车钩。
詹天佑在修建京张铁路时发现，链子车钩在山路上容易断裂。经过比较，决定在京张铁路使用“自动车钩”（图5），并上书清政府统一铁路标准，建议全国铁路推广这种挂钩[4]。该挂钩曾一度被传为是詹天佑发明的“詹氏挂钩”[5]，其实詹天佑本人最早将其译作“姜尼挂钩”，在之后编著的《新编华英工学字汇》中，定名为“郑氏车钩”。
图5  詹天佑珍藏的姜妮车钩模型（现藏于铁道博物馆，
为国家一级文物）
珍惜眼前人（图片选自：徐启恒，李希泌著《詹天佑和京张铁路》）
自动挂钩的推广与规范统一，是中国铁路建
设中的一件大事。之前中国铁路多由英国工程师主持，车辆之间的链接多采用链子车钩，在关沟段就曾发生过车辆脱钩的事故。有留美经历的詹天佑决定引进自动挂钩并在全国推广，对全国铁路规范具有重要的促进作用。
3.4  站房建筑特
站房是旅客乘坐火车办理乘车手续及候车的场所，是铁路系统重要的附属设施。由于站房是连接铁路与地方的固定建筑，其特往往被铁路系统和当地双重重视。铁路上的建筑都带有显著的特，很多建筑反映出设计者的审美风格。如中东铁路建筑多为俄罗斯风格，胶济铁路建筑多为德国风格。大多铁路站房不仅是本条路线的标志，也总是会成为当地的地标性建筑。祝钒刚家庭背景
京张铁路的站房有统一的形制，按照车站运输量大小，将站房建设分为四个等级，同一等级的站房样式规模都一样。不同等级的站房，规模大小不同，式样统一。有研究者认为京张铁路的站房风格是采用了如宣化车站那样的当时美国流行的小车站站房式样[6]。
图6  宣化车站正面设计图（左）、1909年建成的宣化车站（右）
（分别采自《京张铁路工程纪略（附图）》、《老照片38》（山东画报出版社编，2004:132页“宣化站”））
铁路工程建设代表着当时的技术水平，京张铁路建设既有西方先进技术的引进，也有中国传统技术的运用。“人”字形路线、竖井开凿法在京张之前已有使用，拉克洛在国外亦有先例。这些都不是京张铁路的原始创新，在建设过程中通过恰当的移植，成功完成了铁路的修建。京张铁路是传统技术与西方技术结合的标本，在技术史上具有重要意义。
4  京张铁路保护现状
哪种牌子的洗发水好作为一条铁路线，京张铁路的大部分路线经过加固与改善后至今仍在使用；京张铁路上还有几处站房，有的保存良好。
京张铁路的标志性路段，青龙桥附近的“人”字形路线，目前还在使用。青龙桥站上1905年修建的水塔、护坡及涵洞都还在。铁路上还有多处

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