京张铁路从南口北上要穿过崇山峻岭，坡度很大，按照国际的一般设计施工方法，铁路每升高1米，就要经过100米的斜坡，这样的坡道长达10多公里。

为了缩短线路、降低费用，詹天佑大胆创新，设计了“人”字形铁路线路，为了安全、平稳，北上的火车到了南口以后，就用两个火车头，一个前面拉，一个在后边推，火车向东北方向前进，