一百年前，詹天祐主持設計修建京張鐵路時遇到了很多難題，其中最大的難題就是修築從南口到八達嶺岔道城的關溝段鐵路。這段路地勢陡，坡度大，最大坡度達33‰，即每前進1000米，坡度就上升33米。這樣的坡度，火車是不能直接爬上去的。因為，當時火車最高爬坡率只有25‰，於是詹天祐借鑒美國高山地區鐵路設計，設計出用“長度”換“高度”的“人字形”鐵路。
當列車行駛到這一路段時，用兩個機車前牽後推，由石佛寺引上山，沿人字形線路一邊，經過黃土嶺線路的入口到達青龍橋車站，然後列車掉頭退回，後推機車改為前牽，前牽機車改為後推，沿人字形的另一邊，向西北方向直接進入八達嶺隧道。這樣的設計可以將線路的坡度降低至28‰，隧道也由原測的1800米縮短為1091米，而且工程費用還可節省10萬兩白銀，施工的強度和難度也相對降低了。人字形鐵路的修築，成為京張鐵路的一個創舉。
詳解人字形鐵路：
如圖所示，京張鐵路從圖的右下角向左上角通過1、3之間的高山。
經過此路段的早期列車都有前後兩個車頭，首先北行列車從1進入2，也就是青龍橋站，然後車頭變車尾，車尾變車頭，倒著駛入3。走人字形鐵路可以避免開鑿隧道。
現在為了提高列車流量，在西側也修建也一個人字形鐵路，叫青龍橋西站。北行列車走西站，南行列車走老青龍橋站。
以下是地形圖：
孫中山先生在張家口視察詹天祐設計修建的鐵路時與歡迎者合影。
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