京张铁路起始自北京丰台柳村，经居庸关、八达岭、河北省的沙城、宣化至张家口。全长为201.2公里。从北京北至张家口的铁路，现为京包线的京张段。京张铁路是中国人自行设计和建造的第一条干线铁路。由中国杰出的工程师詹天佑负责设计和修建。

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早在1899年之前，俄国就曾提出修筑由恰克图经库伦、张家口到北京的铁路，当时清廷未许。1903年，商人李明和、李春相继奏请招集股银承修京张铁路，但股银有外国资本渗透之嫌疑被拒。又有商人张锡玉奏请商办，因其意不明被驳。自此，再无人提及京张铁路商办。

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这一段故事是人们所熟知的：詹天佑采用南北两头同时向隧道中间点凿进。但隧道实在太长，后加上在中部开凿两个直井，分别可以向相反方向进行开凿，如此就有六个工作面同时进行。他运用“折反线”原理，修筑“之”字形路线降低爬坡度，并利用两头拉车交叉行进。在铁路兴建之初，有车厢出轨事件。詹天佑想到一个办法：将美国人詹尼发明的自动挂钩加在每节车厢，使之结合成一个牢固整体，确保爬坡时的安全。

京城近旁修筑铁路，常要付出意想不到的“代价”。铁路要经过一个前任道员家的坟地，他是皇室的亲戚，在朝野均有势力。此人率众闹事，阻止工程，私下又许以重贿，要求改道。可是北面、南面、西面都是权贵的墓地，要大改道不知要造成多大的浪费。詹天佑忍辱负重，花费许多时间跟权贵周旋，终于让铁路从墓墙外通过。但为保持“风水”，答应另修一条河，派官员拈香设祭，路成后，再立碑纪念。工程人员忿忿不平，但詹天佑表示，只要铁路能修过去，其他小事都可容忍。