1861年,詹天佑(1861-1919)出生于广州西门外十二甫(今广州市荔湾区内,当时隶属广州府南海县)的一个世代经营茶叶出口生意的茶商家庭。1872年他随中国第一批留美幼童,派往美国康涅狄格州留学。在美国,詹天佑从小学开始到大学毕业,全面完整地接受了西方教育。他首先在美国居民家庭中生活,学习英语,熟悉生活习俗。第二年入西海汶“海滨男生学校”学习,寄宿在校长家中,历时二年。
1875年从“海滨男生学校”毕业,考入新海汶“山房高级中学”特别班学习,历时三年,学习成绩优秀。1878年从“山房高级中学”毕业,考入耶鲁大学菲尔德理工学院(Sheffield Scientific School,Yale University)土木工程系铁路工程专业学习,历时三年。詹天佑所在的土木工程系1878级的班训“在实践中求希望”(拉丁文Fac-et Spera)。1881年6月詹天佑从耶鲁大学毕业。
1881年詹天佑返抵祖国,被清政府安排到福州船政学堂补习海军驾驶与航海、枪炮等专业知识,后被分配到福建水师的“扬武”舰上工作。1884年,詹天佑被调往福建水师学堂任教习。同年,詹天佑又被调到新式陆海军学校广州博学馆任英文教习。
1888年(光绪十四年),经一留美同学推荐,詹天佑调到“中国铁路公司”,应聘为帮工程司,在天津至塘沾段铁路(关内外铁路的部分路段),开始了他的铁路生涯。直到1903年,詹天佑一直在关内外铁路工作。詹天佑在关内外铁路上的工作,以主持修建滦河大桥的工程最为出色。
1902年11月一1903年4月,詹天佑独立主持修建了新易铁路。
1905年至1909年间,詹天佑主持修建了闻名中外的京张铁路。
1908年10月,詹天佑开始担任京绥铁路的总办主持修建张绥(即张家口至归绥)铁路。1909年以后,詹天佑先后在粤汉铁路、汉粤川铁路和华中铁路等建设上贡献了自己的力量。
1913年至1919年间,詹天佑任民国政府交通部技监,主管全国交通技术事务。
因积劳成疾,于1919年逝世。
1.关内外铁路及滦河大桥
关内外铁路,起自北京,经山海关至奉天(今沈阳),又称北宁铁路、京沈铁路。
1885年,清政府成立了“总理海军事务衙门”兼管铁路事务。1886年7月,李鸿章奏准把唐胥铁路延展到芦台(阎庄)。同年8月开平铁路公司成立,金达任该公司的总工程司(今称总工程师)。金达在铁路工程技术及铁路工程管理方面有很高水平,对清朝社会及官场比较熟悉,受到李鸿章等许多清政府官僚的宠信,有很大权力。开平铁路公司把唐胥铁路从开平煤矿公司收买过去,向英商恰和洋行、德商华泰银行借款修建铁路,这是中国借外债修铁路的开始。由于资金到位,工程进展迅速,这条铁路1887年展筑至芦台。
1888年(光绪十四年),经一留美同学推荐,詹天佑调到“中国铁路公司”,应中国铁路公司聘任为帮工程司。作为该公司总工程司金达的助手。在金达的统率下,詹天佑主持天津至塘沾段铁路铺轨等铁路建筑工程。1888年秋天,完成了芦台经塘沾至天津的一段,至此,东起唐山,西至天津,全线130千米通车。
1891年,关东铁路古冶(唐山东15千米处)至山海关段开工,詹天佑任工程司,在总工程司金达的主持下,负责督修古冶至滚州段的铁路工程。滦河大桥是该路段的关键工程,该桥计长671米,桥基所在的河床流沙层甚厚,涨水时速太大,打桩工程十分困难,初设桥墩两次遭洪水冲毁。总工程司金达先后任用英、日和德工程司督修这座桥梁,他们采用了各种办法,但是都失败了。最后,金达派詹天佑负责督修该大桥。詹天佑为解决这一难题,果断引进当年属于新技术的压气沉箱法施工,修建滚河大桥获得成功,如期完成桥梁建设。1894年关东铁路通车到山海关。
1894年,由于詹天佑在铁路工程中的出色成就,英国工程师学会选举他为该会会员。
1894年关东铁路向山海关外展筑,修建到中后所(今绥中县)时,中日甲午战争爆发,工程被迫中断。至此,西起天津东至中后所,共建成348千米。1897年,山海关至中后所铁路通车营业。1895年,开工修建天津至北京铁路即(天)津卢(沟桥)铁路,1897年修到永定门外的马家堡,詹天佑参与了该路的修建。1897年,卢沟桥一山海关通车,成立关内外铁路局,经营管理这条铁路。1898年,清政府决定恢复关外段工程,詹天佑出任山海关至锦州段的驻段工程司。1901年,英军将铁路从马家堡展筑到北京正阳门。1902年詹天佑奉派与俄军交涉办理接受关外段铁路。
1903年,在詹天佑主持下,该路展筑至新民府(今新民)。1905年,日俄战争中,日军修建了奉天至新民府窄轨(1067毫米)铁路。1907年清政府赎回奉天至新民府铁路后,改成标准轨距1435毫米,通车至奉天黄姑屯。1907年,北京一奉天通车,将关内外铁路局改为京奉铁路总局,经营管理这条铁路。1911年,这条通往东北的国有铁路修筑到奉天城站,并于1912年北宁铁路全线通车。这条铁路轨重、桥梁、机车车辆等设备的标准都较高。
1888-1903年间,詹天佑在关内外铁路(后称京奉铁路)工作,他从1888年投身铁路事业,就是从修建天津至塘沾段铁路(关内外铁路的一部分路段)开始。接着,他参加了关东铁路修建。主持修建了滚河大桥、津卢铁路、关外锦州段铁路和从沟帮子到营口的支线铁路等。庚子事变后又参加了接受与续修关内外铁路,直到1903年底日俄战争爆发为止,前后长达16年的时间。在这16年的岁月中,在金达的领导和指导下,詹天佑完整地学到了修建铁路的工程技术和工程管理经验,成为一位经验丰富的铁路工程司。
2.新易铁路
1902年清政府为了第二年谒(西)陵,决定修建新易(新县的高碑店一易县的梁各庄,全长42.5千米)铁路,拟聘金达为总工程司主持修建,由于法国反对,后改任詹天佑为总工程司,主持修建。同年11月这条铁路开工,1903年4月竣工。该路虽是一条短途支线,却是詹天佑第一次独立主持修建的铁路,他初次独立负起整条铁路工程设计、建设的全责,并以工期短、费用省著称一时。
1.京张铁路
1905年,清政府决定自筹资金(用关内外铁路的利润)修建京张铁路,设京张铁路局。清政府为了避免可能发生的外交纠纷,采纳民国大臣兼督办关内外铁路大臣袁世凯的建议,决定“此路即作为中国筹款自修之路,亦不用洋工程司,派经验丰富的留美铁路专家詹天佑为会办兼总工程司,主持修建。詹天佑邀请了留学美国的工程师,民国武备学堂附设铁路工程班学员,山海关铁路官学堂的毕业生,以及在关内外铁路同事多年的熟练工人等参加,组成了工程技术队伍。
京张铁路全长201.2千米,“中隔高山峻岭,石工最多,桥梁又有7千余尺,路险工艰为它处所未有”,特别是“居庸关、八达岭,层峦叠峰,石峭弯多,遍考各行省已修之路,以此为最难,即泰西诸书,亦视此等工程至为艰巨”。“由南口至八达岭,高低相距一百八十丈,第四十尺即需垫高一尺。”
首先,詹天佑不是就铁路而考虑铁路,而是对这条铁路所经地区成路前的社会经济概括详加调查,又对成路后的地区发展前景仔细分析和预测,结论:“此路早成一日,公家即早获一日之利益,商旅亦早享一日之便安。”在政治上,又可尽早杜绝外国人的觊觎,充分论证了修建这条铁路的必要性。计划路成之后3年收回投资。
中国自办京张铁路的信息传出之后,在外国工程界引起了很大震动。他们怀疑中国人能否胜任如此艰巨的工程,一些外国人都把它当作笑谈,甚至有人讽刺说能造此路的中国工程师还未出世。
其次,在选线和工程设计中,他始终贯彻从大处、远处着眼,细处、近处着手的做法。他们勘探了多条线路,最终选定北京丰台一南口一关沟一岔道城一怀来一宣化一张家口线路。这条线路施工难度非常大,尤以南口一关沟段,山高坡陡,开凿隧道工程浩大,难度最大。其中,南口一关沟段采用33%的最大坡度,隧道4座,总长度1645米。
修建这条铁路,由于资金少、工期短,结合沿途社会经济不发达的状况,詹天佑采用了美国西部山区和沙漠地区较低的设计标准,标准轨距(1435毫米)。如南口一关沟段,仿照美国山区铁路干线“之”字形方案[10],在青龙桥站采用“人”字型爬坡路线,从南口至该站采用33%的最大坡度,采用两台大功率机车推挽列车的方法,列车从南口爬上青龙桥站后,头尾改变方向,由原来后推机车牵引,前拉机车推送进入八达岭隧道向岔道城开去。采用了这些方案后,在原来有限回旋余地的八达岭山中,抬高了铁路及隧道,由此太太缩短了隧道的长度,比金达设计的方案缩短2000多米,避免了铁路坡度之陡,减少了铁路长度和弯道,在青龙桥至南口间的各会让站修建保险岔道(安全线、避难线),以防列车失控溜逸造成重大事故。上述方案的采用,保证了列车的安全和速度,对节省投资、缩短工期起到了重要作用。
在南口一关沟大坡度区段,詹天佑花重金购买了英国生产的B.S.85(85磅/码)的硬质钢轨,轨重在当时的中国标准是最高的,从当时世界范围讲,也是比较高的,从而保证了线路的可靠性和耐久性。詹天佑花重金从美英国定购了牙轮蒸汽机车(Shay Geared Locomotive),马列(Mallet or Articulated)型蒸汽机车等型大马力机车,解决了坡度大,牵引力不足的问题。
第三,京张铁路于1905年9月开工。在施工过程中,詹天佑在其他工程技术人员的配合下,精心设计和成功实施了一系列创造性筑路、开洞方案。詹天佑土洋结合、因地制宜,在保证施工质量的前提下,就地取材,大大降低了线路成本,加快了工程进度,如用自造的水泥和当地石材建成了一些石桥以代替铁桥等;如采用中距离凿井、6个工作面同时开挖的方案,大大加快了八达岭隧道的进度;如这条铁路的钢轨、客货车辆分别购自汉阳铁厂和唐山机厂,降低了成本。京张铁路自从交付运营的90多年间,与其他山区的线路相比,塌方等事故独少,就是显著例证。第四,京张铁路修建的组织管理,体现了詹天佑的卓越组织管理领导才能。詹天佑将京张铁路分为三大段(北京一南口、南口一岔道城、岔道城一张家口),每大段划分为若干分段,安排各级中国工程司,分别领导各个大段和分段的工作。工程司是工程师负有行政管理职责的职称,全权负责本段一切事务,也就是说每个大段和分段的工程司分别统一管理指挥该段的施工技术和施工行政管理工作,不另设其他行政工作领导人。詹天佑制定了正、副、帮工程司的职权范围,明确了责任,严格执行。以总工程司为首的各级工程司形成了坚强的领导及技术骨干力量,率领全体筑路人员修建铁路,“上自工程司,下至工人,莫不发奋自雄,专心致意,以求达其竣工之目的”。另外,詹天佑还加强了施工质量和施工进度的考核检查力度,保证了各段工程按期保质保量地完成任务。
詹天佑在主持修建京张铁路时,制定了一整套的管理办法与规章制度:在人员管理方面,制定了以奖励为主、奖惩分明的修路人员出勤管理办法和工程人员(包括各级工程司及工程学员等)考核晋升办法等。在物资管理方面,制定了材料设备购置、保管、使用办法。在资金管理方面,制定了修路资金的掌管和使用制度。为减少机构层次、提高工效,詹天佑任职全路总办之初,即将京张铁路总局由天津迁到北京,在北京阜成门外设立工程局,阜成门内设铁路局,将总局之行政事务并入铁路局。工程局掌管工程修建事务,为利于施工现场的指挥,在南口设立工程司处。为便于通车后行车运输,及早制定了客货运管理、行车管理以及收费标准等规章。对于南口——关沟段大坡道区段之行车,制定了特别行车办法以及保险岔线使用管理办法等。另行制定了南口机车修理工厂所需规章制度。此外,对于全路职工医疗工伤等福利待遇、全路警卫巡防制度都有明确规定。
1909年7月京张铁路全线竣工,比计划时间提前了2年,比计划投资节余白银28万余两。詹天佑当初提出的“花钱少,质量好,完工快”三个要求都达到了。同年10月2日,在南口举行了盛况空前的通车典礼。邮传部尚书徐世昌在通车典礼上致词:“本路之成,非徒增长吾华工程司之荣誉,而后此从事工程者,亦得以益坚其自信力,而勇于图成。”又道“将来自办之铁路,继兴未艾,必以京张为先河,所关非细事也。”在华著名外籍工程司金达、柯克斯(Cox)等对能如期完成艰巨路工表示钦佩,特别是对青龙桥、副儿梁、九里寨3处“省去蜗工”的设计,赞为“绝技”。
在那个年代,由于国势积弱所形成的民族自卑心理状况下,对于当时的中国人而言,京张铁路工程的卓越成就意义,远比京张铁路本身更大,大大振奋和提高了中国人的民族自信心。
通过修建京张铁路等,詹天佑培养出了大量的中国铁路技术人才和铁路管理人才。
2.京绥铁路
京绥铁路(今京包铁路)从北京丰台经张家口、绥远省归绥市(今内蒙古呼和浩特市)至包头,又称平绥铁路、京包铁路。1908年10月,詹天佑开始担任京绥铁路的总办主持修建张绥(即张家口至归绥)铁路。京张铁路通车后,即动工修建张绥(即张家口至归绥)铁路,从张家口向西展筑,1914年6月通车至大同,1915年8月通车至丰镇。
3.其他铁路的修建
1909年以后,詹天佑先后主持和指导了多条铁路的修建工作。其中,1909年担任四川川汉铁路公司总工程司,考察和设计了宜昌至万县间的铁路线路。担任粤汉铁路总经理兼总工程司,主持了铁路修建工作。1912年7月,改任粤汉路会办,接着转任汉粤川路会办。1914年升任汉粤川路督办。
1913年,詹天佑就职民国政府交通部首任技监,掌管全国交通技术事务工作。
1914年从交通部技监升任国有汉粤川铁路督办。1917年,被任命为交通部铁路技术委员会会长。
詹天佑在主持全中国交通技术领导工作期间,为全国铁路的规划、统一和畅通,奠定了稳固的基石。他亲手创建了中华工程师会,历任数届会长;主持制定了一批包括铁路在内的交通法规,加强了全国交通法规的建设。为了表彰詹天佑在法规建设方面的突出成就,1916年香港大学授予他法学博士学位,1917年,民国政府授予他交通部名誉章。
詹天佑参与发起成立了“欧美同学会”,广泛团结留学归国人员为国家做出贡献。
1919年初,詹天佑受命代表中国政府赴哈尔滨和俄国远东地区,出席国际联合监管中东铁路会议,出任技术部委员。在会上,他竭尽全力争取中俄合办的中东铁路由中国人自己管理。由于工作极度劳累,于当年4月24日逝世。
1.制定全国铁路技术标准和法规
中国铁路初创时期,自己没有标准。在中国铁路建设发展过程中,无论是借款修建的铁路,还是帝国主义强修的铁路,其工程技术标准都采用各借款国及强占国所通行(或各国在其殖民地所通行)的标准。至于中国官、商自建的铁路工程技术标准也多有不同。诸如:轨距、轨重、桥梁载重、道厚度、枕木铺设密度、机车、车辆等等的标准各不相同;度量衡制度不同,有英制、公制、俄制等等。铁路技术标准的不统一,不仅影响了行车速度及通过能力,而且阻碍了各路之间的联运,使各段铁路难以充分发挥运输能力,例如机车由于轴重受各路桥梁载重不同的限制,不能任意过轨使用。
1903年,清政府设立商部衙门,将铁路等事宜归并管理,同年,由商部拟订,清政府颁布了《铁路简明章程》。《铁路简明章程》共24条,主要内容:开放铁路修筑权,无论华、洋、官商均可禀请开办铁路;统一了轨距标准,一律为标准轨距4英尺8英寸半(1435毫米);还具体规定了招股集资、开办铁路公司的办法、铁路公司买地、聘用洋员、雇佣巡丁、勘探线路及开工的时间等事项。这是清政府制定的第一个铁路建设法律。
为统一中国铁路技术标准,詹天佑早在主持京张铁路时,即上书清政府指陈当年“现有铁路工程互异”,“将来联成一气,必大费周章”的弊病,建议制定中国铁路建设统一技术标准,全国“一律遵循,则路务四通八达,畅行无阻。附列拟订程式六项,逐加胜详”。詹天佑就线路等级、桥梁载重、车辆界限等线路技术标准,机车载重、车钩等机车车辆标准等提出建议呈商部。1906年,商部据以制定了全国铁路建筑章程,是为中国最早的技术规范。此后,他又再三主张,必须“厘定划一”。民国政府交通部接受詹天佑等人的建议和迫于实际需要,于1917年,在交通部成立了“铁路技术委员会”,詹天佑任会长,下设工程、机械、运输、总务4股,调派各路工程、机械、运输等专家、工程师为专任委员,聘英、法、日、美工程顾问各一人,致力于制定全国铁路工程以及行车运输的统一技术标准和法规。该委员会采用国际度量衡标准作为设计标准,制定了各项技术标准,制定了有关铁路桥梁、轨道、隧道、机车、车辆等工程、机械标准及铁路行车和信号规则。其中,轨距按1903年已规定的1435毫米,轨重干线为85磅/英码(43千克/米)、支线为60磅/英码(30千克/米),桥梁载重,干线采用美国古柏氏E-50级(Cooper'sE-50Loading),即机车动轮轴重为5万磅(即22.7吨),支线载重为E-35级,即机车动轮轴重为3.5万磅(15.9吨)。设计了标准机车车辆,制定了机车车辆制造规范等铁路技术标准。这些标准规范于1922年公布实行,凡新线建设,机车车辆和材料等构造,都应依照此项标准办理。詹天佑对铁路技术标准的制定有很大贡献。
詹天佑在1913-1915年间先后出版了《京张铁路工程纪略》、《京张铁路标准图》和《华英工学字汇》(后称《新编华英工学词汇》)等学术专著。《京张铁路工程纪略》和《京张铁路标准图》是对京张铁路的科学总结,对于中国人学习借鉴修筑京张铁路的经验起到了重要作用。《华英工学字汇》是中国第一部英汉工学词典,詹天佑根据自己20多年实际工作经验、笔记、资料等编辑而成,民国政府大总统徐世昌亲自为其作序。《华英工学字汇》对于中国工程界工学名词的统一,起到了重要作用,是青年工程技术人员学习外国工程技术的必备工具书,也是中国近代工程技术借鉴西方工程技术的津逮。
2.创办中华工程师学会
1912年,詹天佑在广州发起成立了“广东中华工程师会”,1913年夏,詹天佑运用自己的影响力,联合其他工程技术学会,在汉口成立了全国性的“中华工程师会”
(后改称中华工程师学会,中国工程师学会)。学会包括土木、机械、水利、电机、采矿、冶金、兵工、造船等8个专业的学术团体。学会的三条宗旨“在规定营造制度,在发展工程事业,在力阐工程学术”。詹天佑被公推为会长,并且连任4届。詹天佑以备受尊敬的身份和业绩非凡的声望,凭借“中华工程师学会”,首先致力于工程技术界的团结工作。他劝导“各科工学专家,无论其留学东西各国”,或在“国内卒业及以经验成名者,既属工程学子”,“务宜同心协力”,不容存门户之见,以期达到“扬国人技术,增进国家利益”的目的。詹天佑领导学会,进行学术研究,开展学术交流,培养科技人才,开创了近代中国科技事业的新局面。
学会每年举办年会,促进会员学术交流。出版会刊《中华工程师会会报》,刊载工学方面的论文,介绍国外先进的科学技术和学会活动等信息。学会还开展与世界工学界的交流。
作者:张治中