长度和高度是物体的两个重要参数，各有特点和功用，怎么可以互换呢？这看似不可能的事，在詹天佑主持的京张铁路修建工程中竟然成了真。
1905年，清政府决定兴建北京至张家口的京张铁路。当时不怀好意的英俄两国都想插手，遭到了中国人民的拒绝。那些想从中分一杯羹的外国人挖苦说：“能够修筑这条铁路的中国人还在娘胎里没出世呢！中国人想自己修铁路，再等50年吧！”
外国人如此嚣张，也不是全无原因的，京张铁路工程中最大的难题是修筑从南口到八达岭岔道的关沟段铁路。这段路地势陡，坡度达到了33‰，即每前进1000米，坡度就上升33米。然而，当时火车的最高爬坡率只能达到25‰。
顶着各种各样的挖苦嘲讽和巨大的压力，主持这项工程的詹天佑坚持不用一个外国工程师，而是想出了用长度换高度的妙招：当列车行驶到这一路段时，用两个机车前牵后推，沿“人”字形线路折返上山，这样的设计可以将线路的坡度降低至28‰，而且工程费用和施工的难度也都降低了。
京张铁路在1909年9月全线通车，比原计划提前了两年，工程费用只及外国人估价的五分之一，就连欧美工程师也不得不对这“长度换高度”的创举竖起了大拇指。
詹天佑是我国近代科学与工程技术的先驱，他一生致力于我国早期的铁路建设，并领导了全国铁路技术工作，开拓了我国工程技术事业，被誉为“近代中国铁路之父”。京张铁路中的“人”字形铁路，就是他创新实践的成果。
火车在需要“爬山”时，可以选用螺旋环山法，即盘山而上。但这是以地形适宜为条件的，关沟路段受自然条件限制，只能采用延长路程的方法减缓线路的坡度，以长度换取高度。
当时的列车都有两个车头，北上的列车到了南口，一个车头在前边拉，另一个在后边推。过青龙桥，列车向东北前进，过了“人”字形线路的岔道口就倒过来，车尾变车头，使列车折向西北前进。这样一来，火车上山就容易多了，而且也将需要开凿的隧道从1800米缩短为1091米。
京张铁路是我国独立修建的第一条铁路工程，它显示了我国人民的勤劳与智慧，推动了中国铁路事业的发展，为深受帝国列强欺辱的中国人民争了一口气。
很多人都知道飞机上装有黑匣子，其实，火车上也有类似的装置。
和飞机黑匣子一样，火车“黑匣子”的基本功能也是记录列车的运行状况。它安装在机车内，采用先进的传感技术和智能微机技术，把机车运行中的速度、位置、机器工作状态、地面线路状态、信号显示、司机操作情况以及调度指挥人员的命令指示等信息记录在案。机车返回机务段时，工作人员可以根据“黑匣子”中的记录，分析机车的全程运行数据，以便提高列车运行的安全性。
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