100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。