当时中国铁路公司正在修建从天津到山海关的津渝铁路，这条铁路要穿越滦河，按照惯例需要在滦县和昌黎县的交界处，修建一座跨河铁桥。
但是当人们实地考察的时候发现了一个问题，滦河的泥沙层比预想的要厚，且中上游落差超过700米，最大泄洪量34000立方米每秒，水流极为湍急，施工难度非常大。
为了解决这个难题，李鸿章先是聘请了英国最顶尖的桥梁建筑师金达，随后又招揽了德国、日本的设计师，但是三位大名鼎鼎的设计师来到现场勘查了很久，却只能无奈地摇摇头，都说这是不可能完成的任务。
就在众多工业强国的设计师们一筹莫展之际，詹天佑毛遂自荐，希望能够让他负责完成铁桥的修建，他说这是中国的铁路，应该由中国人来解决问题。
滦河大桥
英国设计师金达一开始不相信詹的能力，但是考虑项目不能停摆，索性死马当活马医，便答应让他试试看。
詹天佑等待的机会终于来了，他能顶着压力接下这块烫手山芋，自然已经是胸有成竹，他结合西方先进经验和自己的创新，发明了“气压沉箱法”，很好地解决了水下施工作业氧气来源的问题。
很快，铁桥的桥墩全部浇筑完成，比原计划还快了不少，众多国外专家们都对詹天佑惊为天人，连说“incredible”（不可思议）。
1905年，清政府找到詹天佑，让他主持修建一条京张铁路，这让此时已经44岁的詹兴奋不已，不过高兴劲没持续多久，就被一盆冷水浇在头上。
负责人告诉詹天佑，这条铁路如果按照洋人的办法来修，至少要2000万两白银，清政府拿不出这么多钱，最多只能每年支出100万两左右。
令人意想不到的是，詹天佑却并没有被如此巨大的资金缺口吓住，他接到任务后，立刻组织了自己几个最得力的学生和工人，背着各种沉重的测量仪器穿梭于崇山峻岭之中进行实地勘测。
他们通宵达旦确定工程方案，绘制铁路设计图，然后头脑风暴集思广益，不断优化再优化，工程预算一缩再缩，最终交出了一份能够付诸实现的京张铁路蓝图。
京张铁路八达岭段有一处陡坡，如果按照洋人的设计，是必须要在群山中挖掘隧道的，这项工程既耗时又烧钱，于是詹天佑果断将其放弃，大胆尝试用人字形铁路的方式解决。
詹天佑的办法是将铁路依山势修建，不挖隧道。不过这样会带来一个问题，那就是建好的铁路坡度太大，现有的车头牵引力不够，非常影响行车安全。如果列车在山间陡坡脱轨，后果不堪设想。
詹天佑听到质疑的声音后，微微一笑，只说了一句话：“一个车头拉不动，如果用两个呢？”
以前的铁路都是单轨，更换车头非常麻烦，必须在站内操作，而詹天佑在京张铁路使用的人字形轨道线路，可以让缓坡上的列车与等候在这里的另一个火车头连接，形成一头一尾都是火车头的造型，这就是“折返线”降坡的原理，完美解决了火车快速换车头和陡坡动力不足的问题。
