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求詹天佑设计的”人”字形线路图?

时间:2010-4-11 专题:詹天佑
求詹天佑设计的”人”字形线路图?
人”字形线路示意图


险峻山岭如何天堑变通途实地考察酝酿巧安排———

1905年9月4日,起自北京丰台、终至张家口的京张铁路开工。这是完全由中国人自己主持、自己设计、自己施工修建的第一条干线铁路。到现在,京张铁路开工整整100年。


人们在说到京张铁路的时候,不可避免地会把它和一个人的名字——詹天佑联系在一起。

京张铁路热英俄染指未遂

乘坐旅游列车前往八达岭游览的旅客,很少有人想到,他们所经过的这条铁路有多么不平凡。如果下车来用自己的双脚走一走这段路程,通过那陡峻的坡道、险急的曲线、窄长黑暗的山洞,就会感受到当年施工修筑时的艰难。

既然自然条件如此恶劣,为什么还非要修这样一条铁路呢?这与清朝末年国际国内的形势有密切关系。当时,国外列强把中国看成是一块可以分而食之的肥肉;国内则政治腐败,“闭关政策”严重阻碍了自身的发展。一批有识之士大声疾呼,应当积极学习和引进外国的先进思想与先进技术,以图振兴国运;而中国要强大,必须修铁路。

张家口一带资源丰富,但交通不便,难以开发利用。光绪末年,由于关内外铁路竣工后收益可观,引起了诸多商人的兴趣,纷纷向朝廷请求投资修筑京张铁路。最后朝廷采纳了铁路督办大臣袁世凯的建议,决定使用关内外铁路的余利官办筑路。英、俄两国原先对京张铁路均有染指之意,却因争执无果,最终不得不同意中国自行修建。1905年2月,京张铁路总局成立,铁路工程专家詹天佑担任总局的“会办”兼总工程司,主持京张铁路筑路工程。

关沟路段地形最为险恶反复斟酌难以避开

北京至张家口,山势险峻、地形复杂,即使是外国专家也认为筑路极其困难,更没有人相信中国人能够仅靠自己的力量完成这项工程。外国媒体甚至说:“能在北京至张家口建造铁路的中国工程师,恐怕现在还没有出世呢!”

北京与张家口相距近二百公里,军都山横亘其间。自南口至八达岭的十几公里路程,属关沟路段。这一带层峦叠嶂、沟壑纵横,地形最为险恶。

詹天佑身先士卒,亲自率领勘测人员翻山越岭、风餐露宿进行实地勘测,发现工程施工的难度远超出想像。

“三十尺高一尺”,用铁路部门的专业语言说,就是千分之三十三点三的坡度。这是修筑京张铁路的最大难点。按照1999年重新修订颁布的《中华人民共和国铁路技术管理规程》规定,在地形条件最差的三等线路上,使用牵引力最大的电力机车,区间线路的最大限制坡度不得超过千分之二十五,即使是“加力牵引”,也不得超过千分之三十。而詹天佑所要设计的京张铁路,是在此技术管理规程下达的90多年前,那时哪里有什么电力机车、内燃机车,就是蒸汽机车也刚在国内出现不久,其牵引力与今天的机车相比,犹如天上地下。

为了避开这段地形条件最差的路段,詹天佑试图寻找相对理想的路径,先后选测了七八条不同的比较线。但是,由于经费及工期的限制,最后还是不得不把立足点落回到关沟路段。

被逼出来的“之”字形线路

山峦沟壑难避的问题如何解决?夏季洪水泛滥的问题如何解决?最重要的是,那千分之三十三点三的坡度如何解决?

詹天佑的伟大就表现在此处:他选择了“之”字形线路。

火车不可能顺着陡峭的山坡直着“爬”上去,只能采用延长路程的方法以减缓线路的坡度。以“距离”换取“高度”———实际上铁路也可以“盘山”,那叫“螺旋环山法”。但是使用这种方法有一个前提:必须具备合适的地形。由于关沟路段的自然条件限制,不适合用“螺旋环山法”,只有采用“之”字形线路,这是不得不采用的办法,也是唯一能采用的办法。
在这里有两个问题需要特别说明。第一,选择关沟路段是在客观条件限制下所采取的无奈之举,而并非最佳方案。詹天佑曾说过:“选定线路时,只要有办法,就不要采用关沟段那样的线路?!?br>
第二,“之”字形线路并非詹天佑的发明。这种筑路形式早就在美国的矿山铁路中使用过了。但是,许多年来,人们一直传说是詹天佑发明了“之”字形线路,实属谬误。詹天佑不需要这样的虚名。他的伟大,不在于是否发明了这种办法,而在于能够大胆采纳并巧妙运用这种办法。


“之”字实际是“人”字一箭双雕巧安排

把这种线路说成是“人”字更准确一些。这是一个横放着的“人”字。列车为了达到上面那条腿的顶端,需要先顺着下面这条腿行进到“人”字的“头部”,然后再掉过头来继续上行。这样,就把一段陡峭的坡道代替了。

但是,这么长的一列火车,在到达“人”字的“头部”以后,如何掉头继续上行?

詹天佑决定采用“双机牵引”,就是使用两台机车,一台在前面拉、一台在后面推———到了“人”字的头部,火车无需掉头,原先在前面的机车变成了车尾、由拉变推;原先在后面的机车现在变成了车头、由推变拉。

其实,使用两台机车的主要目的是为了加大牵引力,如果仅仅是为了解决掉头折返的问题,在载重量小的时候,仅用一台机车也可以办到。但是在火车的载重量大时,一台机车就不够用了。詹天佑着力引进国外大马力机车,并创造性地使用双机牵引,解决了京张铁路的运输动力问题。

在纸上写一个“人”字好办,但是,在连绵不绝的军都山间、在预先设定的关沟路段,哪里去画这个“人”字,哪里去找这样一处完全符合要求的理想之地呢?

老天爷真的为詹天佑准备了这样一处地方,那就是青龙桥。它的天然地形恰好适合于修筑这样一个供列车折返的场地,而它在整条线路中的位置也刚好合适。

詹天佑通过反复勘察测量、不断修订设计方案,才发现并选中了青龙桥为折返地点。这一决策,使八达岭隧道的长度减少了一半,大大缩短了工期、节约了资金。

詹天佑还有多项创举

詹天佑的业绩绝不仅仅是一个青龙桥。在修建京张铁路时,他还有很多创举。比如开凿八达岭隧道。曾有诸多洋专家断言:如不使用外国的先进机械以及技术人员,仅凭中国人的力量不可能完成。而在詹天佑的策划指挥下,采用开挖竖井增加工作面、使用强力炸药爆破等措施,硬是依靠人力建成了这条中国筑路历史上的第一条长大隧道。

他着力引进国外大马力机车,并创造性地使用双机牵引,解决了京张铁路的运输动力问题。

他制定统一的铁路工程标准及行车规章制度,为中国铁路建设及管理的标准化奠定了基础。

他使京张铁路的建设比预定计划提前了两年。从1905年9月4日正式开工,到1909年10月2日在南口举行通车典礼,仅用了4年的时间。按当初预算,京张线施工以及购置机车、车辆的费用为白银729万两,实际仅用了约700万两,创造了当时全国铁路造价最低的纪录……
参考资料:http://www.obj.org.cn/article/uploadfiles/2005-11/20051115212825458.jpg
詹天佑,字眷诚,江西婺源人。1861年(清咸丰十一年)出生在一个普通茶商家庭。儿时的詹天佑对机器十分感兴趣,常和邻里孩子一起,用泥土仿做各种机器模型。有时,他还偷偷地把家里的自鸣钟拆开,摆弄和捉摸里面的构件,提出一些连大人也无法解答的问题。1872年,年仅十二岁的詹天佑到香港报考清政府筹办的“幼童出洋预习班”??既『?,父亲在一张写明“倘有疾病生死,各安天命”的出洋证明书上画了押。从此,他辞别父母,怀着学习西方“技艺”的理想,来到美国就读。
在美国,出洋预习班的同学们,目睹北美西欧科学技术的巨大成就,对机器、火车、轮船及电讯制造业的迅速发展赞叹不已。有的同学由此对中国的前途产生悲观情绪,詹天佑却怀着坚定的信念说:“今后,中国也要有火车、轮船?!彼匙盼婀磺慷⒎苎暗男拍?,刻苦学习,于1867年以优异的成绩毕业于纽海文中学业。同年五月考入耶鲁大学土木工程系,专攻铁路工程。在大学的四年中,詹天佑刻苦学习,以突出成绩在毕业考试中名列第一。1881年,在一百二十名回国的中国留学生中,获得学位的只有两人,詹天佑就是其中的一个。
回国后,詹天佑满腔热忱地准备把所学本领贡献给祖国的铁路事业。但是,清政府洋务派官员迷信外国,在修筑铁路时一味依靠洋人,竟不顾詹天佑的专业特长,把他差遣到福建水师学堂学驾驶海船。1882年11月又被派往旗舰“扬武”号担任驾驶官,指挥操练。1883年,中法战争爆发,第二年,蓄谋已久的法国舰队陆续进入闽江,蠢蠢欲动??墒侵鞴芨=ㄋΦ耐督蹬纱蟪己稳玷叭床晃挪晃?,甚至下令:“不准先行开炮,违者虽胜亦斩!”这时,詹天佑便私下对“扬武”号管带(舰长)张成说:“法国兵船来了很多,居心叵测。虽然我们接到命令,不准先行开炮,但我们决不能不预先防备?!庇捎谡蔡煊拥母娼?,“扬武”号十分警惕,作好了战斗准备。当法国舰队发起突然袭击时,詹天佑冒着猛烈的炮火,沉着机智地指挥“扬武”号左来右往;避开敌方炮火,抓住战机用尾炮击中法国指挥舰“伏尔他”号,使法国海军远征司令孤拔险些丧命。对这场海战,上海英商创办的《字林西报》在报道中也不得不惊异地赞叹:“西方人士料不到中国人会这样勇敢力战?!镂洹疟⑸系奈甯鲅?,以詹天佑的表现最为勇敢。他临大敌而毫无惧色,并且在生死存亡的紧要关头还能镇定如常,鼓足勇气,在水中救起多人……”
从战后到1888年,詹天佑儿经周折,转入中国铁路公司,担任工程师,这是他献身中国铁路事业的开始。
刚上任不久,詹天佑就遇到了一次考验。当时从天津到山海关的津榆铁路修到滦河,要造一座横跨滦河的铁路桥。滦河河床泥沙很深,又遇到水涨急流。铁桥开始由号称世界第一流的英国工程师担任设计,但失败了;后来请日本工程师衽实行包工,也不顶用,最后让德国工程师出马,不久也败下阵来。詹天佑要求由中国人自己来搞,负责工程的英国人在走投无路的情况下,只得同意詹天佑来试试。
詹天佑是一个认真踏实的人,他分析总结了三个外国工程师失败的原因后,身着工作衣与工人一起实地调查,(p116)密测量。夜晚,借着幽暗的油灯,又仔细研究滦河河床的地质构造,反复分析比较,最后才确定桥墩的位置,并且大胆决定采用新方法——“压气沉箱法”来进行桥墩的施工。詹天佑果然成功了滦河大桥建成了。这件事震惊了世界:一个中国工程师居然解决了三个外国工程师无法完成的大难题。
詹天佑初战告捷后,立刻遇到了更为严峻的考验。1905年,清政府决定兴建我国第一条铁路京张铁路(北京至张家口)。英俄都想插手,由于中国人民的强烈反对,他们的企图没能得逞。英俄使臣以威胁的口吻说:“如果京张铁路由中国工程师自己建造,那么与英俄两国无关?!彼窃晕饷匆焕?,中国就无法建造这条铁路了。在这关键时刻,詹天佑毫不犹豫地接下了这个艰巨的任务,全权负责京张铁路的修筑。消息传来,一些帝国主义分子及英国报刊挖苦说:“中国能够修筑这条铁路的工程师还在娘胎里没出世呢!中国人想不靠外国人自己修铁路,就算不是梦想,至少也得五十年?!彼巧踔凉セ髡蔡煊拥H巫馨旒孀芄こ淌κ恰翱裢源蟆?、“不自量力”。詹天佑顶着压力,坚持不任用一个外国工程师,并表示:“中国地大物博,而于一路之工必须借重外人,我以为耻!”“中国已经醒过来了,中国人要用自己的工程师和自己的钱来建筑铁路?!?br>1905年8月,京张铁路正式开工,紧张的勘探、选线工作开始了。詹天佑带着测量队,身背仪器,日夜奔波在崎岖的山岭上。一天傍晚,猛烈的西北风卷着沙石在八达岭一带呼啸怒吼,刮得人睁不开眼睛,测量队急着结束工作,填个测得的数字,就从岩壁上爬下来。詹天佑接过本子,一边翻看填写的数字,一边疑惑地问:“数据准确吗”?“差不多”,测量队员回答说。詹天佑严肃地说:“技术的第一个要求是精密,不能有一点模糊和轻率,‘大概’、‘差不多’这类说法不应该出于工程人员之口?!苯幼?,他背起仪器,冒着风沙,重新吃力地攀到岩壁上,认真地复勘了一遍,修正了一个误差。当他下来时,嘴唇也冻青了。
不久,勘探和施工进入最困难的阶段。在八达岭、青龙桥一带,山峦重迭,陡壁悬岩,要开四条隧道,其中最长的达一千多米。詹天佑经过精确测量计算,决定采取分段施工法:从山的南北两端同时对凿,并在山的中段开一口大井,在井中再向南北两端对凿。这样既保证了施工质量,又加快了工程进度。凿洞时,大量的石块全靠人工一锹锹地挖,涌出的泉水要一担担地挑出来,身为总工程师的詹天佑毫无架子,与工人同挖石,同挑水,一身污泥一脸汗。他还鼓舞大家说:“京张铁路是我们用自己的人、自己的钱修建的第一条铁路,全世界的眼睛都在望着我们,必须成功!”“无论成功或失败,决不是我们自己的成功和失败,而是我们国家的成功和失败!”
为了克服陡坡行车的困难,保证火车安全爬上八达岭,詹天佑独具匠心,创造性地运用“折返线”原理,在山多坡陡的青龙桥地段设计了一段人字形线路,从而减少了隧道的开挖,降低了坡度。列车开到这里,配合两台大马力机车,一拉一推,保证列车安全上坡。
詹天佑对全线工程曾提出“花钱少,质量好,完工快”三项要求。京张铁路经过工人们几处奋斗,终于在1909年9月全线通车。原计划六年完成,结果只用了四年就提前完工,工程费用只及外国人估价的五分之一。一些欧美工程师乘车参观后啧啧称道,赞誉詹天佑了不起。但詹天佑却谦虚地说:“这是京张铁路一万多员工的力量,不是我个人的功劳,光荣是应该属于大家的?!?br>京张铁路建成后,詹天佑又继任了粤汉铁路督办兼总工程师。这时,美国决定授予他工科博士学位,要他亲自去美国参加授衔仪式。为了全力参加祖国铁路建设,他放弃了这一荣誉。
辛亥革命后,詹天佑为了振兴铁路事业,和同行了起成立中华工程学会,并被推为会长。这期间,他对青年工程技术人员的培养倾注了大量心血,他除了以自己的行为作出榜样外,还勉励青年“精研学术,以资发明”,要求他们“勿屈己徇人,勿沽名而钓誉。以诚接物,毋挟褊私,圭璧束身,以为范例?!?br>詹天佑从事铁路事业三十多年,几乎和当时我国的每一条铁路都有不同程度的关系。到晚年,因积劳成疾,不幸于1919年病逝。周恩来同志曾高度评价詹天佑的功绩,说他是“中国人的光荣”。
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