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1909年，京张铁路正式通车，全线从丰台柳村为起点，经关沟至张家口站，全长201.2公里，共建造14个车站、4条隧道和125座桥梁。1912年，京张铁路关沟段新建了4座会让站。1916年，京张铁路被并入京绥铁路中，并于中华人民共和国成立后被并入京包铁路。
此后，由于北京市内交通运行需要，北京市五环内的京张铁路几乎全部被拆除。1995年，原西直门站站房被列为北京市文物保护单位。2013年，京张铁路南口至八达岭段被列为全国重点文物保护单位。
京张铁路在修造过程中，詹天佑采用人字形展线的方式缩短了八达岭隧道的修造长度，并在开凿八达岭隧道的过程中利用竖井加大工作面，加快了工程进度。
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背景：
19世纪末期，中国的铁路修筑权和矿山开采权成为了西方国家的主要攫取对象。1895年，光绪帝下诏称要“力行实政”，其中修铁路被列为首位。此后，英国和俄国争夺中国北方的筑路权，但最终被清政府于1898年回绝。
1899年前后，山海关内外铁路总工程司英国人金达草测了北京到张家口的铁路。这引起了英国和俄国对内蒙古地区的控制权的争夺。俄国向清政府要求建造北京到张家口的铁路，但未被清政府允许。
1899年6月1日，俄国强迫清政府答应北京以北或东北地区修建铁路时，若有来自除中国和俄国的其他国家的公司参与建造，清政府必须先与俄国政府或公司商议相关事宜。
八国联军侵华后，清政府与英国签订《英国交还关内外铁路章程》和《关内外铁路交还以后章程》，将山海关内外80英里以内和丰台至长城向北的铁路修筑方限定于英方和中方。
此后俄国和法国对《关内外铁路交还以后章程》提出交涉，最终确定北京以北的各条支路，和北京至张家口的铁路均只得由中资修建，外资不得介入，修建完成的铁路及其收入不得抵押给外国。