一百年前，詹天佑主持设计修建京张铁路时遇到了很多难题，其中最大的难题就是修筑从南口到八达岭岔道城的关沟段铁路。这段路地势陡，坡度大，最大坡度达33‰，即每前进1000米，坡度就上升33米。这样的坡度，火车是不能直接爬上去的。因为，当时火车最高爬坡率只有25‰，于是詹天佑借鉴美国高山地区铁路设计，设计出用“长度”换“高度”的“人字形”铁路。

　　

　　当列车行驶到这一路段时，用两个机车前牵后推，由石佛寺引上山，沿人字形线路一边，经过黄土岭线路的入口到达青龙桥车站，然后列车掉头退回，后推机车改为前牵，前牵机车改为后推，沿人字形的另一边，向西北方向直接进入八达岭隧道。这样的设计可以将线路的坡度降低至28‰，隧道也由原测的1800米缩短为1091米，而且工程费用还可节省10万两白银，施工的强度和难度也相对降低了。人字形铁路的修筑，成为京张铁路的一个创举。

　　

　　详解人字形铁路：

　　

　　如图所示，京张铁路从图的右下角向左上角通过1、3之间的高山。

　　

　　经过此路段的早期列车都有前后两个车头，首先北行列车从1进入2，也就是青龙桥站，然后车头变车尾，车尾变车头，倒着驶入3。走人字形铁路可以避免开凿隧道。

　　

　　现在为了提高列车流量，在西侧也修建也一个人字形铁路，叫青龙桥西站。北行列车走西站，南行列车走老青龙桥站。

　　

　　以下是地形图：

　　

　　孙中山先生在张家口视察詹天佑设计修建的铁路时与欢迎者合影。