提到“人”字形線路，大傢首先想到的一定是偉大前輩詹天佑先生設計的京張鐵路青龍橋車站附近的人字形線路。但其實，這並不是最早的人字形線路。京張鐵路於1905年開工，並在1909年建成通車。而“人”字形線路的出現，要在此之前至少40年。

“人”字形線路是鐵路“折返式線路”（維基百科https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%98%E8%BF%94%E5%BC%8F%E8%B7%AF%E7%B7%9A）的一種，其英文名稱稱為Zigzag或Switchback（維基百科Zig zag (railway)），是通過設置折返線的方式，減小線路坡度的方法。

需要指出的是，我個人並不完全認同維基百科的介紹，我認為“折返式線路”和“折返線”嚴格來講並不相同：“折返式線路”或“人字形線路”是為瞭減緩坡度修建的展線的一種，而“折返線”則主要是指站內供機車折返的渡線和到發線。

好瞭，不說這麼細的內容瞭，感興趣的何以單獨和我討論，接下來我們繼續來看一看“人”字形線路的原理。

首先介紹一下線路坡度的定義。如果列車前進距離l的同時，高度升高或下降瞭h，則線路的坡度為G=h/l，如下圖所示，在中國和歐洲常用千分數表示，在北美常用百分數表示。由於鐵路線路坡度普遍較小，15‰的坡度就已經算是很大的坡度瞭，因此實際前進的距離l和其水平方向上的投影d的數值差不多，鐵路上一般認為d=l，sin θ=tan θ。

如下圖所示，A、B兩點豎直距離10米，水平距離10米，則如果直接修建一條線路連接A、B兩點，線路的坡度將達到1000‰，這是絕對不可能接受的。如果我們修建一條“人”字形線路，從A到C的距離為550米，從C到B的距離為450米，那麼AB之間的平均坡度就被降低到瞭10‰，列車就可以運行瞭。

當然，“人”字形線路也有很多缺點。例如：

• 在“人”字形線路上運行的列車必須能夠快速折返，換言之，兩端都需要有機車提供動力。在京張鐵路剛剛建成的時候，列車首尾各一臺蒸汽機車，除瞭提供足夠的牽引力以外，也是為瞭這個目的。如今經過京張鐵路的城鐵S2線“和諧長城號”內燃動車組也是首尾均有動力的。當然，機車不折返，在經過“人”字形線路後推送列車前進而非牽引列車，距離較短時也是沒有問題的，但是必然要在之後的某一個車站折返或換掛機車。
• “人”字形線路的能力容易受到修建時線路能力的限制。圖中CD段線路，在修建好後，其能夠容納的列車長度就被確定瞭。隨著運量的增長，人們會采用越來越長的列車，此時就必須延長CD段線路，這不僅需要花費大量資金，並且很多情況下是不可行的。
• “人”字形線路的能力較低，這一點顯而易見，因為列車每次都要花費不必要的折返時間。並且，由於這種線路形式的固有局限，“人”字形線路一般隻能應用在單線鐵路，很難應用在復線區段。

下面是讀圖時間：

京張鐵路“人”字形線路，建成於1909年，至今仍在使用：

圖片來源：“Zig-zag
of Qinglongqiao”作者Flsxx
– 自己的作品。來自維基共享資源
–
File:Zig-zag of Qinglongqiao.jpg根據CC
BY-SA 3.0授權

澳大利亞Lithgow
Zig Zag，建成於1869年，於1910年停止商業運營，並於1975年作為旅遊景點重新開通：

圖片來源："Zig
Zag Railway" by The Tyrrell Collection –
http://www.flickr.com/photos/powerhouse_museum/sets/72157604336078298/.
Licensed under Public Domain via Commons – File:Zig Zag Railway.jpg

箱根登山鐵路線，於1919年開始運營，有鐵路列車和鋼纜列車，以及1,067
mm窄軌和1,435
mm準軌兩種軌距，至今仍在運營：

圖片來源："Hakone-Tozan-Kami-ohiradai-Signal-Sta"
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ja:畫像:Hakone-Tozan-Kami-ohiradai-Signal-Sta.jpg.
Licensed under Public Domain via Commons – File:Hakone-Tozan-Kami-ohiradai-Signal-Sta.jpg