段海龍

(內(nèi)蒙古師范大學(xué) 科學(xué)技術(shù)史研究院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

鐵路技術(shù)移植中國的早期努力
——以京張鐵路的修建為例

段海龍

(內(nèi)蒙古師范大學(xué) 科學(xué)技術(shù)史研究院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

通過分析中國人早期獲得鐵路知識的過程,以及京張鐵路修建過程中儀器設(shè)備及原材料的購置、隧道的開鑿和橋梁的架設(shè)、詹天佑對國外鐵路技術(shù)的跟蹤等相關(guān)文獻,探討鐵路技術(shù)在京張鐵路修建過程中的實施情況。認(rèn)為近代西方鐵路技術(shù)在該項工程中首次完全由中國人實施完成，在軌道鋪設(shè)等方面顯現(xiàn)出技術(shù)本土化的特點。受工業(yè)化程度所限,機車制造等技術(shù)移植到中國,必定是一個漫長的過程。

鐵路技術(shù) 移植 京張鐵路

近代鐵路產(chǎn)生于19世紀(jì)二三十年代的英國,由于其運輸功能強大很快被歐美國家接受。19世紀(jì)三四十年代,歐美掀起了第一輪興建鐵路的熱潮。隨著鐵路的修建,鐵路技術(shù)逐步在世界各地實現(xiàn)了移植。成功的技術(shù)引進一定是與技術(shù)輸入國的狀況和需求相適應(yīng)的[1]。近代中國特殊的社會狀況,決定了鐵路技術(shù)的移植過程。以往對中國鐵路史的研究多側(cè)重于政治、外交與經(jīng)濟等因素對鐵路建設(shè)的影響,如《帝國主義與中國鐵路(1847—1949)》[2]和《中國鐵路：金融與外交(1860—1914)》[3]等所述。王斌博士的《近代鐵路技術(shù)向中國的轉(zhuǎn)移——以膠濟鐵路為例(1898—1914)》[4]一書是近年來出現(xiàn)的專門研究鐵路技術(shù)移植中國的重要成果之一。本文擬以京張鐵路為例,考察其建設(shè)的過程,探討鐵路技術(shù)在京張鐵路修建過程中的移植情況,以及這一過程對中國近代鐵路建設(shè)的影響。

1 京張鐵路之前的鐵路輸入

19世紀(jì)三四十年代,有關(guān)鐵路的報道開始出現(xiàn)在傳教士及國內(nèi)人士創(chuàng)辦的期刊書籍中。1865年,英國商人杜蘭德(Durant)在北京宣武門外建了一段窄軌鐵路,首次向民眾展現(xiàn)了火車。1876年,淞滬鐵路由在華洋商修成運營,一年之后被拆除。從19世紀(jì)60年代開始,西方國家嘗試將鐵路引入中國,以獲取巨額的經(jīng)濟利益。李鴻章在19世紀(jì)60年代表明自己對鐵路的看法：“只有中國人自己修建的鐵路才能為中國服務(wù)?！?[3],3頁)1881年，在李鴻章的授意下,唐胥鐵路建成,拉開了中國土地上建設(shè)鐵路的帷幕。

在修建京張鐵路之前,我國已經(jīng)修建了數(shù)條鐵路,這些鐵路的共同之處是總工程司*“司”為技術(shù)職責(zé)稱號,“師”是科學(xué)技術(shù)職業(yè)稱號, 建國后統(tǒng)一為“師”。清代總工程司全權(quán)負(fù)責(zé)工程建設(shè)。都由外國人承擔(dān)。甲午戰(zhàn)爭之前,聘用外國人的主要原因是國內(nèi)尚無能夠勝任這一要職的人選；甲午戰(zhàn)爭之后,總工程司成為了資本輸出國的附屬輸出,列強試圖利用資金與工程司來控制路權(quán),以達到他們的目的。

雖然鐵路出現(xiàn)在中國的土地上,但鐵路技術(shù)未能完整地被中國人掌握并實踐。在技術(shù)移植方面,由于總工程司都由外國人擔(dān)任,鐵路建設(shè)從路線選擇、勘測、設(shè)計、施工,到運營管理都由外國人把控,中國的技術(shù)人員只能承擔(dān)一些技術(shù)含量較低的建筑任務(wù)。鐵路技術(shù)只是在鐵路修建過程中被部分引進。值得肯定的是,通過鐵路的修筑,輸入了外國的鐵路工程師,培養(yǎng)了中國第一批筑路工人,逐步成為之后鐵路建設(shè)的重要力量。第一條鐵路唐胥鐵路是由英國工程師主持修建,采用了1.435米的軌距(之后成為國際標(biāo)準(zhǔn))。工程師金達(C. W. Kinder)主持了中國多條鐵路的修建,并都采用此標(biāo)準(zhǔn),為之后我國統(tǒng)一軌距奠定了良好的基礎(chǔ)。

由于各國工程師修建鐵路的標(biāo)準(zhǔn)(如軌距)都參照本國標(biāo)準(zhǔn),在中國的土地上出現(xiàn)了不同規(guī)制的鐵路線,不僅影響了路線之間列車的調(diào)度,還阻礙了中國鐵路標(biāo)準(zhǔn)化的進程。在建筑材料方面,為了傾銷本國產(chǎn)品,各國爭相兜售本國的原材料,抑制了中國工業(yè)發(fā)展。同時,中國技術(shù)人員無法接觸到國外先進技術(shù),延緩了鐵路技術(shù)向中國的移植。

2 鐵路技術(shù)知識的學(xué)習(xí)與引進

鐵路技術(shù)的知識引進,主要表現(xiàn)在國外學(xué)習(xí)與國內(nèi)培訓(xùn)兩個方面。

2.1 國外學(xué)習(xí)鐵路知識

1872年,清政府首派幼童到美國學(xué)習(xí)西方科技。1881年,分4批派出的幼童全部被召回。在這些人中,一部分學(xué)習(xí)了鐵路技術(shù),其中最具代表性的人物是詹天佑。

幼童初到美國時,尚無明確的學(xué)習(xí)專業(yè),只是“送赴泰西各國書院學(xué)習(xí)軍政、船政、步算、制造諸學(xué),約計十余年,業(yè)成而歸,使西人擅長之技,中國皆能諳悉,然后可以漸圖自強”([5],183—186頁)。1877年,駐英大使郭嵩燾在致李伯相的信中說：“嵩燾欲令李丹崖攜帶出洋之官學(xué)生改習(xí)相度煤鐵及煉冶諸法,及興修鐵路及電學(xué),以求實用?！盵6]考慮到詹天佑等第一批留美幼童是在1878年開始上大學(xué),郭嵩燾極有可能在他們的專業(yè)選擇方面起到了指引作用。詹天佑在美期間,正值美國大修鐵路時期。尤其是在1876年,為慶祝建國100周年,美國在費城舉辦了百年博覽會。期間美國西部客運鐵路公司(The West and Passenger Railway Company)在博覽場地內(nèi)修建了3英里長的一段鐵路供游客參觀和乘坐,詹天佑等人在容閎的帶領(lǐng)下參觀了博覽會([7],22頁)。這可能促使了詹天佑等人選擇學(xué)習(xí)鐵路工程專業(yè)。

1878—1881年間,詹天佑在耶魯大學(xué)(Yale University)雪菲爾德理工學(xué)院(Sheffield Scientific School)土木工程系(Civil Engineering Course)專修鐵路工程專業(yè)。根據(jù)現(xiàn)有資料記載,詹天佑入讀的土木工程系入學(xué)考試必須通過英文、美國史、地理、拉丁文、算術(shù)、代數(shù)、幾何、三角及英國史等課程。大學(xué)期間,第一學(xué)年主要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識,如德文、英文、解析幾何、物理、化學(xué)、球面三角學(xué)、力學(xué)、自然地理、植物學(xué)、經(jīng)濟學(xué),也有少量專業(yè)課如工程制圖、等角投影繪圖學(xué)。第二學(xué)年專業(yè)課程分量有所增加，課程有數(shù)學(xué)(含微積分)、測量學(xué)、投影幾何學(xué)、德文、法文、力學(xué)、地形測量學(xué)等。第三學(xué)年加強了野外實測專業(yè)課程,同時更注重工程理論的學(xué)習(xí)等；課程有野外工程學(xué)、鐵路路線勘測學(xué)、路基土方計算、鑿巖工程學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦業(yè)學(xué)、法文、橋梁及房屋結(jié)構(gòu)學(xué)、工程材料學(xué)、蒸汽機動力工程學(xué)、水力學(xué)、天文測量學(xué)([7],23—24頁)。以上課程,幾乎涵蓋了鐵路工程的方方面面。詹天佑系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了西方鐵路技術(shù),成為中國掌握鐵路修建技術(shù)的第一人。之后的3批留美幼童中,有十幾人學(xué)習(xí)鐵路專業(yè),但都沒有完成大學(xué)學(xué)業(yè),只是學(xué)習(xí)了一年或兩年的課程,但這些人(例如鄺孫謀)在接觸西方科技之后,回國經(jīng)過實踐鍛煉,也掌握了鐵路建設(shè)技術(shù)。赴美幼童修習(xí)鐵路技術(shù),為鐵路技術(shù)移植中國做了必要準(zhǔn)備。

2.2 國內(nèi)培養(yǎng)鐵路技術(shù)人才

隨著國內(nèi)鐵路路線的逐步延伸,清政府日益感到維修、管理鐵路的人員匱乏,開始培養(yǎng)鐵路人才。

1888年,為緩解唐津鐵路技術(shù)人員嚴(yán)重短缺問題,李鴻章在天津北洋武備學(xué)堂開辦了中國歷史上第一個鐵路班,專門培養(yǎng)鐵路技術(shù)人才。根據(jù)《洋務(wù)運動中來華洋匠名錄》[8],先后有7位德籍工程師為該鐵路班執(zhí)教,學(xué)堂初始以教授鐵路工程和行車運輸為主。第一任總教習(xí)是包爾·格奧爾格(Bauer, Georg, 1859—1935),1889年來華。其他6位分別是瞿恩圖(1890年來華)、李寶(Major Pauli, 1885年來華)、崔發(fā)錄(1885年來華)、哲寧(1885年來華)、那珀(1885年來華)、巴恩壬(1885年來華)。

武備學(xué)堂專業(yè)學(xué)習(xí)的內(nèi)容有“中國經(jīng)史、天文、輿地、格致、測繪、算學(xué)、化學(xué)、德文、英文、炮臺設(shè)置、馬步炮隊操練陣式、槍炮技藝、營壘工程等”[9]。 目前尚未找到北洋武備學(xué)堂鐵路班的具體課程設(shè)置。可以看出,該學(xué)堂引入了西方科學(xué)內(nèi)容,理論與實踐并行,鐵路班的教學(xué)應(yīng)該秉承此法。以包爾為代表的德籍教師盡心竭力,教學(xué)方法得當(dāng),學(xué)生收獲頗豐。關(guān)內(nèi)外鐵路總工程司金達在1896年5月4日請求創(chuàng)辦山海關(guān)鐵路學(xué)堂的報告中,對北洋武備學(xué)堂派來的12名學(xué)生評價：“該學(xué)生到工以來,亦頗增識見,較諸前向香港及電報學(xué)堂招來助理工程師者,尤為干練?！笨梢娺@批學(xué)生獲得的工程知識不錯[10]。該班首屆學(xué)生約有學(xué)生20人,其中12名學(xué)生于1892年冬畢業(yè),均被分配到關(guān)內(nèi)外鐵路參加新線修建工程[11]。

中國第一所鐵路專門學(xué)堂是山海關(guān)北洋鐵路官學(xué)堂(Imperial Chinese Railway College),1896年由津榆鐵路總局(北洋鐵路總局)創(chuàng)辦,是今西南交通大學(xué)的前身。該學(xué)堂以學(xué)習(xí)鐵路鋪設(shè)技術(shù)為主,較少涉及機車技術(shù)([12],18頁),先后由英國教授史卜雷(E. Sprague)、英國人葛爾飛(D. P. Griffith)任總教習(xí)。1905年之前該學(xué)堂一直由外籍教師講授專業(yè)知識。1896年,該學(xué)堂開設(shè)的“鐵路工程”專業(yè)學(xué)制為3年,1900年停辦；1905年復(fù)校后改為4年。到1900年4月，17人獲畢業(yè)證書,其中有之后參與京張鐵路建設(shè)的耿瑞芝、蘇以昭等人。山海關(guān)鐵路學(xué)堂開設(shè)與鐵路技術(shù)相關(guān)的課程有：

算學(xué): 算術(shù)、代數(shù)、幾何、求積法、三角、解析幾何及微積分原理

物理: 普通物理

力學(xué): 靜力學(xué)、動力學(xué)及流體靜力學(xué)、工程及材料力學(xué)、機械及結(jié)構(gòu)設(shè)計

制圖: 徒手畫、幾何及透視、機械圖及土木工程圖

測量: 定(放)線及土方計算、鐵路曲線、道岔、道口、普通測量及水平測量

機械: 機械原理、工程機械設(shè)備

鐵路工程: 路基、橋梁、涵洞([12],21—22頁)

從課程內(nèi)容可以看出,學(xué)堂注重講授基礎(chǔ)理論知識,如算學(xué)、力學(xué)、物理等,也有實踐性很強的機械圖及土木工程圖、路基、橋梁、涵洞等，所設(shè)課程多與鐵路鋪設(shè)密切相關(guān),較少有涉及機車車輛。

山海關(guān)鐵路學(xué)堂因1900年八國聯(lián)軍入侵而中斷,在3年多的時間里,培養(yǎng)出了37名結(jié)業(yè)和正式畢業(yè)的鐵路技術(shù)人才,這是我國本土培養(yǎng)的第一代土木工程科的技術(shù)人才,在近代的鐵路建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

北洋武備學(xué)堂鐵路班和山海關(guān)鐵路學(xué)堂的教學(xué)活動是西方鐵路技術(shù)向中國移植的重要渠道。它們都聘請外籍工程師,引進國外教學(xué)體系,使用國外圖書作為教材,講授當(dāng)時先進的科學(xué)技術(shù)知識。從效果來看,兩校在本土鐵路工程技術(shù)人員的培養(yǎng)方面非常成功。1903年前后,各地以不同形式開辦了一批鐵路學(xué)堂[13],在一定程度上補充了中國鐵路建設(shè)人才隊伍。

3 京張鐵路的修建——鐵路技術(shù)的本土化嘗試

京張鐵路是第一條完全由中國人修建的干線鐵路,幾乎調(diào)集了分布在全國各條鐵路線上的中國工程師參與建設(shè)。詹天佑在《京張鐵路工程紀(jì)略》中寫道：“本路工程始終出力各員為: 正工程司顏君德慶、陳君西林、俞君人鳳、翟君兆麟,工程司柴君俊疇、蘇君以昭、張君俊波等,余繁不及備載。”這8人中,顏德慶有留美經(jīng)歷,陳西林、俞人鳳、翟兆麟、柴俊疇4人為天津北洋武備學(xué)堂鐵路工程班1893年首批畢業(yè)生,張鴻誥、蘇以昭和張俊波為山海關(guān)鐵路學(xué)堂畢業(yè)生。除這8人外,在京張鐵路供職的還有北洋武備學(xué)堂1893年鐵路工程班首批畢業(yè)生沈琪,山海關(guān)學(xué)堂畢業(yè)學(xué)員耿瑞芝、李鴻年、劉德源、趙杰、周鳳侶、胡兆蓉、俞妙元、王桂心、張可銘、邵善閶、馬聯(lián)升等。

國外留學(xué)和國內(nèi)培養(yǎng)的第一批鐵路技術(shù)人才,是中國自主修建鐵路的主要力量。

3.1 設(shè)備與材料的購置

京張鐵路初建時,中國工業(yè)尚處于初級階段,很多基礎(chǔ)設(shè)備和建筑材料都需要從國外購進。京張鐵路采購的原料和機器設(shè)備大多通過招標(biāo)方式購自英美,也有一部分購自日本、比利時等國。

1906年3月26日,詹天佑致信美國紐約州特羅伊城(Troy N.Y.)古爾比商行(Wessrs.W.& L.E.Gurby),請他提供1份土木工程師及測量師所用測量儀器目錄,以及科學(xué)技術(shù)圖書目錄。1906年10月23日的信中顯示,詹天佑從美國購回了鋼卷尺([14], 26—27頁)。1907年2月21日詹天佑寫信向倫敦英國特勞頓·西姆斯(Troughton & Simms)制造廠購買用于京張鐵路的測量儀器：

1.1架第24號、5英寸測量經(jīng)緯儀。讀至30秒、具有圓盤羅盤儀及對向裝置讀數(shù)鏡,具有軸向水準(zhǔn)器及反光鏡,具備三支腳螺旋及鎮(zhèn)定鈑以及可移動對中十字線玻璃片上刻有視距線——31英鎊。

2.1件最優(yōu)質(zhì)便攜式皮箱——2英鎊5先令。

3.1件附加經(jīng)緯儀用讀數(shù)放大鏡。

4.1件附加十字線玻璃片,上刻有視距線。

5.1架第12號、16英寸特勞頓·西姆斯水準(zhǔn)儀,無羅盤儀,具備三支腳螺旋及十字線玻璃片——15英鎊。

6.1件最佳便攜式皮箱——1英鎊17先令6便士。

7.1件附加水準(zhǔn)儀用十字線玻璃片。

注意: 上述儀器、三腳架、皮箱均須印有T. Y. Jeme字樣。([14],36頁)

信中提及的經(jīng)緯儀(見圖1)*圖片采自中國革命博物館編《中國革命博物館藏品選》(文物出版社,2003)和皮箱,現(xiàn)存于中國革命博物館,為國家一級文物。儀器縱38cm,橫33.5cm,高21cm,銅質(zhì)。儀器上所印的字樣為詹天佑之廣東語音英文拼音名。

圖1 詹天佑測繪京張鐵路使用的儀器(左)與儀器上加印的“T. Y. JEME”字樣(右)

鋪軌所用的石碴是由詹天佑自開自采的,除供本路使用還對外出售,即“開源節(jié)流”。枕木等多通過日本洋行采購([15],1832頁)。鋼橋上使用的鋼梁購自英國([16], 212—213頁)。水泥大多通過洋行從德國進口([14],12頁)。鋼軌是鐵路建設(shè)必需材料,使用量很大。京張鐵路初建時期,為降低成本,低價購買了其它鐵路的舊鋼軌來用([16], 136頁)。由于漢陽鐵廠生產(chǎn)的鋼軌質(zhì)量不穩(wěn)定,京張鐵路其余所用鋼軌多通過洋行采購。

按照詹天佑最初設(shè)想,京張鐵路所有機車和車輛均從唐山機車廠采購([14],1頁),唐山制造廠生產(chǎn)的機車也主要是組裝國外購回的零部件。但是唐山制造廠的機車制造能力有限,只能生產(chǎn)客貨車輛,因此本路機車多購自國外。尤其是關(guān)溝段路況特殊,詹天佑專門從美國定購了馬萊機車([16],241頁)。

京張鐵路的一些主要的建筑原料和機車都是購自國外,說明京張鐵路建設(shè)的技術(shù)移植過程是不徹底、不完全的。

3.2 技術(shù)實施的本土化：京張鐵路的修建

京張鐵路全由華人修建,引進國外儀器設(shè)備同時,需要借鑒國外經(jīng)驗,但具體實施還要結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r。京張鐵路的鋪軌過程,是鐵路技術(shù)本土化的一個重要表現(xiàn)。

鋪設(shè)鋼軌初始,由于缺少機車和車輛運送鋼軌,工人們只能用線路搖車以人力推送軌料到軌道盡頭。所有木工作業(yè)都由該路自行完成([16],147頁)。

京張鐵路工程中,最為艱難的是開鑿八達嶺隧道。此處地況復(fù)雜,石質(zhì)堅硬,長度達3000英尺,外國人認(rèn)為中國人自己不能修建京張鐵路的主要原因就是此處隧道修建困難。1906年4月日本人雨宮敬次郎向袁世凱建議使用機器開鑿([15],1852頁),后英國工程師建議由外國人包辦,他們都認(rèn)為不使用先進的器械無法完成該隧道開鑿。但這些都被詹天佑拒絕。為了節(jié)省機器成本,詹天佑不愿高額購置先進機械([17],7頁)。工人們最初采納詹天佑的建議使用鑿巖機,但之后發(fā)現(xiàn)鑿巖機在操作中困難很多,使用不便,遂改用手鉆,開鑿的速度更快([16],149,151頁)。開鑿工程十分艱難,詹天佑在《京張鐵路工程紀(jì)略》有如下詳細(xì)記載：

鑿洞工程每端用小工六十名為一班,置監(jiān)工一人。以四十名為鑿工,余二十名為連運土石者。鑿工以兩人為一排,一人持鋼釘,一人持鐵錘,輪流施鑿。每四小時能鑿孔一寸二分深約二尺余?？准辱彸?乃由工頭裝納炸藥?！堪喟诵r能轟二次,每一晝夜可開洞二尺至三尺不等。([17],115—116頁)

為了加快工程進度,在保證安全的情況下,詹天佑試用礦山常用的拉克洛(Rackarock)炸藥,發(fā)現(xiàn)效果很好,便將其首次用于開挖隧道：

為了安全緣故,我們正在使用拉克洛炸藥。我們這里的工人都愿意使用它,這種炸藥爆破時無危險,但其爆破力和硝酸甘油炸藥相同。([16],187頁)

京張鐵路途經(jīng)橋梁多達數(shù)十處,在跨度大的地方,采用“歐美新創(chuàng)”([17],92頁)的鋼架橋。懷來河大橋位于康莊至張家口間,為該路最長的鋼橋,其橋墩高出地面兩丈多,橋梁用四條當(dāng)時比較新式的工字形鋼梁鉚合而成。重17噸的橋梁完全由人工安置完成(見圖2)。

當(dāng)此鋼梁尚未運到之先,用十四寸方木四條分兩層置于墩上,將道木鋼軌釘妥,中用螺閂系緊,可免方木傾倒之虞,河底則木建成長式方臺,以為工人立足之處,并可保其危險。迨軌道敷至該處,用機車將橋梁分二次運來。另以道木接臺于道隄之旁,將橋梁漸次移于臺上,然后以道木逐次取去,使橋梁得置于軌道間。鋼軌頂用油刷遍,再橫置短軌兩條,令橋梁乘于短軌之上,以粗繩系于橋梁之一端,使數(shù)十工人負(fù)繩而走；另備大鐵撬桿數(shù)根,工人各執(zhí)撬桿將橫置短軌撥向前進,以助負(fù)繩者之猛力而能勇往直前?！鐦蛄阂阎糜跇蚨辗侥局?則用千斤頂數(shù)座將梁之兩端承妥,然后方木移至墩旁。再以他之一座如前發(fā)裝置,共需二十余小時。俟兩座裝妥,用鍋釘將花梁角鐵鉚成一座。

圖2 人工架設(shè)橋梁示意圖。采自《京張鐵路工程紀(jì)略》(1915)

該橋由詹天佑設(shè)計,由翟兆麟副工程司具體設(shè)計并指導(dǎo)施工。當(dāng)時設(shè)備簡陋,抽水用農(nóng)田灌溉的水車,打樁靠人力拉拽的落錘,鋼梁桿件均用騾車運達工地進行組拼[18]。

鐵路的鋪設(shè)工作是鐵路建設(shè)的重要環(huán)節(jié),鋪設(shè)質(zhì)量直接影響火車的行駛。在開鑿隧道和架設(shè)橋梁工作中,中國技術(shù)工人結(jié)合實際情況,出色地完成了任務(wù)。京張鐵路完全由中國人鋪設(shè),首次實現(xiàn)了鐵路鋪設(shè)技術(shù)的完全移植。

3.3 信息的實時追蹤

從1881年詹天佑回國到1905年主持京張路工程的20多年間,西方鐵路技術(shù)又有了較大的發(fā)展。詹天佑通過書信咨詢、購買書籍等方式獲取西方最新鐵路技術(shù)信息。

1906年3月24日,詹天佑在給美國的同學(xué)信中說：“我一直希望再有機會到美國去,為了能學(xué)到更多的事物,特別是在鐵路方面。這一方面我現(xiàn)有的學(xué)識不夠,今天已有多么大的進步和多少發(fā)明啊!”表達了他對新知識的無限渴望。1906年10月23日,詹天佑給美國伊利諾大學(xué)布雷肯里奇教授的信中說：“請為我購買你和你們土木工程系教授認(rèn)為對我有用的書籍。有一書是我無論如何也都想買到的,那就是介紹發(fā)明家和敘述起源的鐵路史。另外,我還需要一本土木工程和機械工程名詞的詞典?！?[14],26—27頁)書單顯示,有《鐵路工程師外業(yè)用書》《金屬橋梁設(shè)計的經(jīng)濟原理》《賓夕法尼亞(Pennsylvania)鐵路》《山洞工程、炸藥和鑿巖》《蒸汽機問答卷1、2》《蒸汽機車運行和管理》等書籍,而且他的要求是“所有書籍均要最新版本的”?？梢钥闯?詹天佑非常重視發(fā)明家和鐵路發(fā)展史的情況,并及時跟蹤國外關(guān)于橋梁設(shè)計、隧道工程及蒸汽機車技術(shù)發(fā)展的科技最新動態(tài)。

除了購買最新版的圖書,詹天佑還訂購期刊。1906年10月23日,詹天佑給美國康州紐哈芬城的畢奇洛寫信([14],27頁) 購買紐約出版的1906年8月23日以來各期《工程新聞》(EngineeringNews)。在多封信中,詹天佑都提到《工程新聞》,這應(yīng)該是詹天佑在美期間經(jīng)常閱讀的期刊。1908年1月11日,詹天佑又給美國伊利諾大學(xué)布雷肯里奇寫信([14],49—50頁)：“《工程新聞》出版公司的圖書目錄終于見到了,我現(xiàn)在將購書單寄上,希望你為我購買,前三冊是目錄中沒有的,如能買到時,望代購買”。可見,《工程新聞》是詹天佑回國后及時了解國外工程技術(shù)發(fā)展的重要讀物,借此了解國外科技新聞及最新出版的圖書。

此外,詹天佑在京張鐵路建筑中遇到問題也會及時向國外友人咨詢。1906年9月21日,詹天佑給美國賓州匹茲堡的洛德(E. P. Lord)寫信：

高興地得知你在從事機車制造工作,可否給我一份產(chǎn)品目錄？我這里有一項艱巨的工作,此處有長約12英里的鐵路,其坡道幾乎連續(xù)為1/30,又無其他線路可選,在這樣的陡坡道上行駛的機車,你生產(chǎn)過沒有？我們的車輛大多為30噸車,有沒有可牽引10輛這樣重車在這種坡道上行駛的機車？希望你告訴我關(guān)于此種機車的價格情況(當(dāng)然是蒸汽機車)。軌距為4英尺8英寸半,煤是煙煤,并非硬煤。

1907年4月14日他又給洛德寫信([14],39—40頁)：

感謝你去年12月28日的來信,此信于2月收到。承你寄來機車目錄和有關(guān)資料,一并表示謝意。

在12英里長、1/30坡道的路線上采用何種機車,我尚未做出決定。據(jù)你所知,美國有沒有這樣大坡道的鐵路？哪種類型的機車能確保在這樣大坡道上運行安全？我想最不利的情況,恐將是機車在下坡道行駛的時候。制動以后,整個列車是否將沿軌面向下滑動？再有,此路彎道甚急,有多處700英尺半徑或8度的曲線。何種機車可以在1/30坡道上牽引10輛30噸重車行駛且尚有余力？如你提供給我一些資料,我將極為感謝。

我也需要知道有關(guān)這種機車速度的簡要情況。

洛德是詹天佑在耶魯大學(xué)的同學(xué),畢業(yè)后從事機車制造工作。因此,詹天佑向他咨詢山道專用機車的情況。從書信內(nèi)容來看,因為當(dāng)時的中美之間書信往來周期大約3個月，考慮到工程技術(shù)的更新周期,詹天佑應(yīng)該能夠相對及時地了解到國外的最新科技信息。

3.4 京張鐵路中的技術(shù)移植及對其他鐵路建設(shè)的影響

從19世紀(jì)三四十年代歐美第一輪筑路熱潮開始,到20世紀(jì)初期修建京張鐵路,這六七十年間,西方鐵路技術(shù)不斷地發(fā)展、完善。英國之外的地區(qū)在引進鐵路的同時,也為適應(yīng)本土情況進行技術(shù)調(diào)適。以美國為例,他們雖然沒有排斥英國1.435米的軌距,但火車較之英國更大、更高、更長、更重,如蒸汽機車的高度比英國的要高出3英尺。美國人在路線設(shè)計與機車制造方面很快地適應(yīng)了美國規(guī)?；ㄔO(shè)鐵路的需要,在很多細(xì)節(jié)上使用了不同于英國的鐵路技術(shù)。

由于詹天佑的留美經(jīng)歷,京張鐵路中的許多技術(shù)直接來源于美國。在修建京張鐵路過程中,詹天佑不斷寫信給美國同學(xué),跟進鐵路最新信息。他直接詢問京張鐵路修建過程中遇到的問題,如大坡度機車的使用等。鐵路技術(shù)主要涉及路線鋪設(shè)與機車行駛兩大部分,京張鐵路工程中最為艱難的是關(guān)溝段,鐵路要穿過八達嶺且坡度過大,這大大增加了工程難度。詹天佑選擇了“之”字形路線，通過縮短隧道長度以達到降低坡度的目的。而“之”字形線路很早就被廣泛地使用于美國的礦山鐵路中,在美國學(xué)習(xí)過鐵路工程的詹天佑對此一定不陌生。詹天佑采用了“自動掛鉤”(Janney Coupler)來解決車輛之間的連接問題。“自動掛鉤”最早是由美國工程師Maj. Eli H. Janney發(fā)明的,1887年美國制車協(xié)會通過采用此類掛鉤的決議,詹天佑將其翻譯為“鄭氏車鉤”[19],在京張鐵路中使用,并有意推廣。此外,鐵路附屬設(shè)施如站房的式樣,也采用了當(dāng)時美國流行的小車站形式[20]。因此,整體看來,京張鐵路的技術(shù)來源與美國更為接近。

毋容置疑的是，留美幼童在中國本土培養(yǎng)的學(xué)生,學(xué)習(xí)、掌握、并在實踐中運用鐵路技術(shù)。在京張鐵路修建的過程中,路線建設(shè)技術(shù)已被中國工程師全面掌握,與中國實際相結(jié)合,逐步實現(xiàn)了本土化。

如前所述,詹天佑最初設(shè)想京張鐵路的機車車輛全部由唐山制造廠提供,但限于工業(yè)水平,當(dāng)時中國還沒有掌握機車的生產(chǎn)技術(shù),唐山制造廠只能生產(chǎn)客貨車輛,沒有能力自主生產(chǎn)蒸汽機車。1900年該廠開始進口英國機車零件組裝蒸汽機車,1908年曾為京張鐵路組裝15臺摩格爾型機車。京張鐵路修建初期,調(diào)車機車多購自美、英兩國的機車制造廠。1908年,本路向美國利瑪機車公司(Lima Locomotive Works)定制軸式0- 2- 2- 0牙輪蒸汽機車,還向英國北英機車公司(N. B. L. G)夠買0- 3- 3- 0馬列型機車,專用于關(guān)溝段爬坡。建筑材料來源方面,京張鐵路除鋪軌使用的石碴就地取材外,水泥及枕木、鋼軌及配件大都購自國外。因此,鐵路工程中材料的國產(chǎn)化比例極小。

京張鐵路的成功修建在中國鐵路史上有里程碑意義,激勵國人紛紛自辦鐵路,在國內(nèi)掀起了“自辦”鐵路的高潮。詹天佑一度任四路六職(任張綏鐵路總工程司，河南商辦洛潼鐵路工程顧問、川漢鐵路總工程司兼會辦、商辦粵漢鐵路公司經(jīng)理兼總工程司),其他工程師也被國內(nèi)其他鐵路聘用,除陳西林等人繼續(xù)留在本路延修張綏鐵路外,顏德慶被派往宜川任川漢鐵路副總工程司、徐文泂被派往江蘇鐵路等。修建京張鐵路,培養(yǎng)出中國第一支完整的鐵路建設(shè)隊伍,為之后中國鐵路的建設(shè)開創(chuàng)了新的局面。

如前所述,鐵路工程是一項集眾多技術(shù)于一體的專業(yè)工程,受社會工業(yè)化進程的影響。京張之后的鐵路修建在技術(shù)方面并沒有太多的創(chuàng)新,只是隨著啟新洋灰廠和漢冶萍鋼鐵公司的產(chǎn)品逐步完善,水泥與鋼軌的國內(nèi)自給程度有所提高。

4 結(jié) 語

京張鐵路是完全由中國鐵路技術(shù)人員修建的第一條干線鐵路,是鐵路技術(shù)在中國本土化的集中體現(xiàn),是近代鐵路技術(shù)移植中國過程中的重要案例。

以赴美學(xué)成歸來的詹天佑總工程司為首招納了國內(nèi)培養(yǎng)的本土鐵路技術(shù)人員,組成了中國第一支鐵路建設(shè)隊伍。這個團隊的出色表現(xiàn),表明鐵路鋪設(shè)技術(shù)完全被中國人掌握。在鐵路修建過程中,一些基本的土石木方,都可以因地制宜解決,但一些工業(yè)化程度較強的原料如水泥、枕木還需要從國外進口,尤其是一些測量器材和機車,需要直接從外國購置。在修建過程中,開鑿隧道架設(shè)橋梁等技術(shù)都結(jié)合實地情況完成,實現(xiàn)了鐵路鋪設(shè)技術(shù)的本土化。

從京張鐵路的修建過程可以看出,洋務(wù)運動為人才儲備提供了必要的準(zhǔn)備,國內(nèi)技術(shù)人員的培養(yǎng)為鐵路鋪設(shè)技術(shù)提供了隊伍。但鐵路建設(shè)是一項重大且系統(tǒng)性強的工程,完全移植需要多種社會因素保障。近代中國工業(yè)極其薄弱,抑制了近代技術(shù)的全面移植,在鐵路技術(shù)方面尤為突出。這反映了技術(shù)輸入國的狀況決定了技術(shù)引進的程度。鐵路技術(shù)首先以實體形式進入中國,其后才掌握相關(guān)知識。軌道鋪設(shè)技術(shù)完全被移植,但機車制造技術(shù)由于工業(yè)化進程所限基本空白,因此,整個鐵路技術(shù)未能整體被引進。

與1905年之前中國修建的鐵路相比,京張鐵路修建在技術(shù)移植方面邁出了堅實的一步,為之后自主建設(shè)中國鐵路開創(chuàng)了道路。但限于中國當(dāng)時工業(yè)化程度及社會其它社會因素的影響,鐵路技術(shù)完全移植中國是一個漫長的過程。中國到20世紀(jì)下半葉才完全掌握鐵路技術(shù)。

1 Jeremy D J.InternationalTechnologyTransfer:Europe,Japan,andtheUSA, 1700—1914[C]. Hants: Edward Elgar Publishing Limited. 1991.

2 宓汝成. 帝國主義與中國鐵路(1847—1949)[M]. 上海: 上海人民出版社, 1980.

3 馬紀(jì)樵. 中國鐵路: 金融與外交(1860—1914)[M]. 許峻峰譯. 北京: 中國鐵道出版社, 2009.

4 王斌. 近代鐵路技術(shù)向中國的轉(zhuǎn)移——以膠濟鐵路為例(1898—1914)[M]. 濟南: 山東教育出版社, 2012.

5 [清]李翰章. 曾文正公全集(4)[Z]. 北京: 中國書店, 2010.

6 陳學(xué)詢, 田正平. 中國近代教育史資料匯編(留學(xué)教育)[M]. 上海: 上海教育出版社, 1991. 34—41.

7 詹同濟. 詹公天佑生平志[N]. 國家圖書館“非正式出版文獻”, 2011.

8 林慶元輯. 洋務(wù)運動中來華洋匠名錄[A]. 近代史資料編輯部近代史資料(總95號)[M]. 北京: 中國社會科學(xué)出版社, 1998. 10: 262—294.

9 許勇. 天津武備學(xué)堂與中國鐵路精英[J]. 世紀(jì)橋, 2011, (21): 30—32.

10 金士宣. 我國最早創(chuàng)辦的三個鐵路學(xué)校[J]. 北方交通大學(xué)學(xué)報, 1982, (1): 93—94.

11 吳玉倫. 清末的鐵路教育和鐵路學(xué)堂[J]. 山西師大學(xué)報, 2005, (1): 2.

12 西南交通大學(xué)校史編輯室. 西南交通大學(xué)(唐山交通大學(xué))校史(第一卷1896—1949)[M], 成都: 西南交通大學(xué)出版社, 1996.

13 段海龍. 晚清鐵路教育與京綏鐵路建設(shè)[J]. 科學(xué), 2015, (3): 55—59.

14 詹同濟. 詹天佑書信選集[Z]. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2006.

15 關(guān)賡麟. 交通史路政篇(第九冊)[M]. 南京: 交通部鐵道部交通史編撰委員會, 1931.

16 詹天佑科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金會, 詹天佑紀(jì)念館. 詹天佑文集: 紀(jì)念詹天佑誕辰145周年[Z]. 北京: 中國鐵道出版社, 2006.

17 詹天佑. 修造京張全路辦法. 見: 詹天佑. 京張鐵路工程紀(jì)略[M]. 中華工程師學(xué)會. 1915.

18 《中國鐵路橋梁史》編輯委員會. 中國鐵路橋梁史[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 1987. 18.

19 詹同濟. 詹公工學(xué)文集[Z]. 鐵路工程博物文獻, 1991. 125.

20 王世仁, 張復(fù)合, 村松伸等. 中國近代建筑總覽·北京篇[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1993. 14.

Early Transplantation of Railway Construction Technology into China——A case study on Beijing-Zhangjiakou railway

DUAN Hailong

(InstitutefortheHistoryofScienceandTechnology,InnerMongoliaNormalUniversity,Hohhot010022,China)

Through analysis on the process of acquiring the knowledge of railway, the purchase of equipment and raw materials, the construction of tunnel and bridge, Jeme Tien Yow tracking foreign railway technology documents, we investigated the implementation of railway technology in the construction of Beijing-Zhangjiakou railway. This paper argues that the modern western railway technology had been partially transplanted; track construction had been realized in China for Beijing-Zhangjiakou railway. Due to the limitation of industrialization, it must be a long process for locomotive manufacturing technology transplanted into China.

Railway technology, Transplantation, Beijing-Zhangjiakou Railway

2016- 01- 08；

2016- 08- 24

段海龍，1975年生，山西省靈丘縣人，內(nèi)蒙古師范大學(xué)科學(xué)技術(shù)史研究院副教授，研究方向為中國鐵路史。

國家哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃項目:社會變遷與京綏鐵路修建史研究(編號：13XZS015)。

N092∶F532.9

A

1673- 1441(2016)03- 0338- 10