詹天佑说：“据在下所知，当今南方各省，都有一些商股筹办的铁路，不知为何京张不可以由商人筹股？”
袁世凯说：“这方面你就是外行了。修铁路你行，论天下大势还是我行。我告诉你，从北京到张家口的这条铁路，可是一条比关内外铁路还重要的一条要道。为什么这么说呢？往张家口的这条路可非同一般，它是北京通往北方与西北的交通枢纽，如果让这些商人修筑的话，那么多银子从哪里来，还不是采取暗渡陈仓的方法，表面上由那些商人出面，实际是借外国资本，到头来还是受制于民间甚至外国啊。为此，我提出了‘官办’的设想。”
詹天佑说：“大人高屋建瓴，所言甚是。”
袁世凯说：“从北京往张家口有四百余里（200公里），都是崇山峻岭，地势险要之处，我请金达初步考察过，他也认为是一项非常艰难的工程。原来曾设想让金达当总工程师，这样你的压力就没有那么大，但是俄国人说什么长城以北是其势力范围，反对我们用英国人作工程师。金达这个人呢，你与他也共事多年，在修铁路方面还是比较可信的。”
詹天佑一听，原来自己在袁世凯心中的地位并不如金达，不过这也可以理解，在北方的几条重要铁路都是由金达任总工程师的，金达也确是有敬业精神，与一般混外快的外国工程师不同，他是一个务实的技术专家，詹天佑之所以能在他手下工作十多年，也是因为詹天佑对他亦师亦友，是真心敬重的。当然，袁世凯说的也是实话，詹天佑当然能够理解。
詹天佑没有讲话。
袁世凯继续说：“这样也好，我们不用外国资本，不用外国工程师，一个都不用，全用华员，修一条最难的铁路给洋人看看，显示一下我们大清国的实力，你有没有信心？”
詹天佑说：“天佑自幼受朝廷恩典，以官学生身份出洋肄业，从美国耶鲁大书院学的就是铁路专业，从事路工以来，长期关注路工之事，深感国家铁路建设之重要，浸淫此业几近二十年，未尝不是一日希望用自己绵薄之力为国家贡献，大人多年来对天佑多有厚爱，几次承蒙奖掖，天佑虽肝脑涂地，难以为报，于朝廷，于大人，天佑都将竭尽全力，不辱使命。”
袁世凯说：“好！我等的就是你这句话！至于需要之人才或费用，你尽可以大胆提出，不为别的，我就是想争一口气。为大清国争一口气。”
听了袁世凯的话，詹天佑说道：“政治之事，天佑不敏，但深知铁路交通实为富民强国之要途，故当年天佑在美国留学时，选学了铁路一艺，多年来，天佑也是身体力行，潜心铁路修筑之事，虽说受制于金达，其实我也向他学了不少东西，比如铁路线的管理与营运，很多我就是从事路工之后学到的，因为当初学校主要讲专业技能，对于一些实际的东西并不教授，很多都是要在实际工作中去感悟的。”
袁世凯欣然笑道：“这就对了，国家也好，个人也好，不怕受制于人，就怕受制于人而被人所制，一个人受到压制时能理性面对，潜心学习他人优长，必是有大作为之人啊。京张一路，现在受朝野重视，中外则目，我亲任督办大臣，你把这件事办好了，就是给全国做了一个大大的示范，也向洋人证明了咱们大清国不仅财富不能为他们掠尽，就是人才也不必外借于它国，是一桩彰显国威的大事”
詹天佑说：“大人所言极是，对于国家之艰难，天佑也是日有所想，但回过头来一静思，深感临渊羡渔，不如退而结网，所以对铁路技术之钻研未尝一日停止。现在蒙你与袁大人之信任，忝为京张铁路总工程师一职，必当如履薄冰，如临深渊，谨慎从事，尽职尽责。大人用心之良苦，天佑一定谨记。”
言犹在耳，但是眼下却是困难重重，“难呐！”詹天佑望着远方，微微抬起右手，他的随员之一，也是他两个学生之一的徐士远很知趣地立刻从包里掏出一盒香烟，给詹天佑点上
“大人，有一个自称是振华机器公司老板徐天宝的人，求见大人。”一个书办打扮的随员气喘吁吁地爬上山梁，他是詹天佑的另一个学生张鸿诰
“振华机器公司？”为詹天佑点烟的徐士远下意识地翻过手里的烟盒一看，那是一包中华牌的高档烟，上面印的生产商正是振华机器公司。
詹天佑也是有些奇怪，喃喃道：“他来求见我干嘛？”
张鸿诰摇了摇头，说道：“卑职不知，但是他带来了几根铁轨！”
“铁轨？”詹天佑笑了，“到底是买卖人呐。”
在山脚下，詹天佑见到了一身西装的徐天宝
“詹大人，冒昧来访，还望赎罪。”，徐天宝微微欠身行礼，同时身后的胡之春一边指挥两个工人将钢轨抬过来，徐天宝说：“这是我们公司的产品，不知道詹大人有没有兴趣？”
“你们公司的产品？这么说这个是国货咯？”詹天佑来了兴趣。
“正是，听说这京张铁路是中国人自己设计、建造的，我便寻思想为国出力，铸造国产钢轨用在这条铁路上，不让洋人看咱们笑话。我这铁轨质素不比洋人的差，但是价格只有洋人的一半。”徐天宝说道
“志气可嘉~”詹天佑走到钢轨旁边，拿起一把小锤子，用力敲打了几下铁轨的几个部位。被敲击的地方发出清脆的回响。看起来似乎质量不错，不过究竟如何还要再检测一下。
詹天佑说道：“听起来似乎不错，不过，我还要把这些铁轨送去检测一下。”
“那是当然，毕竟人命关天。”徐天宝对詹天佑一丝不苟地作风很是敬佩
“詹某承负朝廷重托，不敢大意。只是不知徐老板的所学何处，为何能炼出如此好钢？”詹天佑问道
徐天宝笑答：“我本游学海外，后见朝廷劝告兴办实业，便回国筹资办工厂，当然了，我那制铁厂是不能和汉阳铁厂相提并论的，让詹大人见笑了。”
詹天佑摇了摇头，说道：“汉阳铁厂的铁轨脆而易断，徐老板你的铁轨虽然出自小厂，但也不必妄自菲薄。我用材，不记出身，只问质素！就是盛宣怀来了，我也这么说~~~~”
半个多小时之后，检测结果出来了，显示铁轨完全合格，质量与进口的英国货不相上下。
詹天佑大喜，便问这样质素的铁轨，年产多少。
“年供两千吨不成问题~”
詹天佑又说道：“不论年产多少，只要质量合格，我全要了，价格几何？”
徐天宝说道：“英国货的一半，15两即可。”
91挖掘机械
徐天宝和詹天佑正说话间，远处来了一个骑马的西方人，他身后还跟着几个身背测量器材的随从。
“嘿，詹，你好吗？”那个西方人用英语向詹天佑问好
“我很好，谢谢~”詹天佑用英语回答，同时向徐天宝低声说道：“这位是英国人金达，他在大清修了20年的铁路。”
“nicetomeetyou！mr.king。”徐天宝用英语向金达问好
金达微微一笑，对詹天佑说道：“詹，我刚才在山下看到了几根铁轨，质素很好，你买的是哪国的产品？”
詹天佑自豪地笑道：“我大清国的。”
“亲爱的詹~~”金达笑了，“我从没发现你还有如此幽默的一面。要知道，你们汉阳铁厂出产的铁轨根本不合格。”
徐天宝也自豪地用英语对金达说道：“不，这些优质铁轨是我的公司出产的。”
金达一脸的不可思议，说道：“那不可能！”
“一切皆有可能。”徐天宝笑道
詹天佑笑着问金达，“金先生，你来这里做什么？这里可没有云雀让你打。”
金达笑着说：“我这次是到张家口游猎来的，只是顺便对京张铁路的一些地段进行了测量。”他望着这一带的群山，，抬手轻轻地按了按帽檐，问道：“詹，你觉得这一带地形怎么样。”
詹天佑也回望着眼前的山岭说：“袁大人曾告诉我你会来测量的。客观地说，这一带地形确实很复杂，但是我们经过反复和慎重的测量后，已经有一些初步设想了。”
金达说道：“詹，我发现京张铁路沿线的情况比我预先设想的要糟糕得多，特别是南口到岔道城之间的线路困难程度大大出乎我的意料。你明白我的意思~！”
詹天佑在关沟一带测量的过程中已有这种感觉，但他一直没有讲出来，因为怕影响跟随他的两位学员的情绪，徐士远与张鸿诰可能也感觉到这一点，但詹天佑在修筑滦河大桥及修筑新易铁路的影响，使两个学员坚信詹天佑能够解决好关沟一带地形复杂的问题。现在金达讲出来了，詹天佑当然得作出回应。詹天佑说：“这里复杂的地形确实增加了修筑铁路的困难，但总是可以想办法解决的。我们对此有信心。我们中国有句话，叫做人定胜天~”
金达摇了摇头，说道：“袁大人给朝廷奏折中说需要500万两银子，我看从北京到张家口的铁路要成功修筑的话，这个数目是远远不够的。”
詹天佑一怔，问道：“这个数目是谁告诉袁大人的？”
金达指了指自己，说道：“就是我，当时我只是凭经验推断，没有想到会有这么多困难，现在看来，当时报这个数目给他是草率了一些。”
詹天佑问道：“那么，以你的经验判断，你现在认为应是多少银子才能完工？”
金达摇了摇头，说道：“暂时还无法准确地测算，但我估计应不少于700万两银子。怎么样？你那边有结果了吗？”
詹天佑说：“我的预估与你现在的数字差不多，不过精确的测算还要等我完成到张家口具体的测量之后才能得出结论。”
金达说：“从沿途情况来看，你很可能要开挖一系列山洞和隧道。”
詹天佑说：“是的，我也有这种想法。”
金达说：“万一要在这么艰难的山区开挖山洞，你打算怎么办？”
詹天佑说：“现在还没有想好，不过，我总会想到办法的。”
金达笑了笑，说道：“用你们中国人那种传统的人工开挖太费时间，即便用上炸药，进展也不会太大。我建议，你最好请日本公司来帮助你们挖山洞，因为日本人有先进的开挖机器，而你们大清国则没有。”
詹天佑一摆手，正色道：“袁大人给朝廷的奏折已讲明整条铁路不用外国人，所以即使要挖山洞，我也要执行袁大人的指示，必须用中国人！哪怕是用双手挖，我们也要自己来。”
闻听此言，站在詹天佑身边的徐天宝对詹天佑愈加敬佩，他往前一步，说道：“金先生请放心，既然我能造出合格的铁轨，就能造出挖掘山洞隧道的机器。”
金达露出轻蔑地笑，他刚想出言讥讽，但是金达看了看一脸严肃的詹天佑，还是把话咽了回去。于是，金达话锋一转，说道：“俄国人要求袁大人和胡长官在修筑京张铁路时不用外国人，这是俄国人在撒谎，其实，俄国与英国之间并没有关于长城以北铁路除了俄国工程师外不得用别国工程师的规定。故袁大人对于总工程师还没有决定，应在你我之间，但不是一定就是你。”
詹天佑一听，金达这不是摆明了在公然挑战吗？当然他知道金达说的也许有道理，但袁世凯已当面告诉自己京张铁路不用外国一分钱，不用外国一个人，目的就是要向外国证明，大清国虽然被列强欺侮，但大清国的财力、人力仍然是有实力可以做好任何一件被列强认为是不可能的事情的。
詹天佑更相信袁世凯的话，他平静地对金达说：“袁大人决定用谁做总工程不重要，最重要的是，要对大清国有利。”
金达笑了笑，说道：“祝你成功！詹。”说罢，金达又带着他的随员离开了
望着金达远去的背影，徐士远愤愤道：“这个金达太目中无人了，袁大人已表明京张铁路不用外国人，他还要自以为是？？？”
詹天佑笑了笑，说道：“你也别不服气，金达在大清国修了二十多年的铁路，不管是在李鸿章大人时期，还是在袁大人手下，都成功主持过一些大型铁路工程，朝野对他的技术能力和职业品格都没有人怀疑，此前，袁大人也告诉过我，请金达也测量京张路的有些线段，这说明袁大人对金达并不怀疑，倒有可能是考虑到这一带山路的险峻，对我们有所顾虑，虽然对外说不用外国工程师，但袁大人会把金达作为一个最后的押宝。”
张鸿诰有些沮丧地说道：“袁大人应该相信我们自己人，而不是外国人，比如海关的赫德，就算他人品尚可，但纵观世界各国，哪有海关掌握在一个外国人手里的？”
詹天佑说：“我在美国留学时，那里的老师与家长也是很善良的，当时住在我们哈德福驻洋肄业局附近的著名作家马克吐温先生，也是一个很典型的有正义感的西方人，当朝廷要我们提前返国时，他还与耶鲁大学的校长朴德等人给我国的朝廷联名写信呢。西洋人中也不缺正义之士，所以当初义和团见了洋人就杀，这就有点过头了。”
徐士远说：“外国人有正义是好的，可归根到底还是要我们自己人争气啊。”
詹天佑望向一直被自己撂在一边的徐天宝，说道：“徐老板，不好意思，把你晾在一边那么久，刚才你所说的，能造出挖掘机器的事情，真的可以做到吗？”
徐天宝一拱手，说道：“可以，徐某一定不会辜负大人的信任。”
詹天佑说道：“钱，大清有。人，大清也有。大清唯一缺的，是时间呀！”
金达所说的专业的挖掘机械，其实就是蒸汽铲。1833年，美国费城的铁路工程承包商威廉?奥蒂斯（williamotis），着手研制以蒸汽机为动力的挖掘机。1835年，第一台蒸汽机驱动的单斗挖掘机制造成功。这台挖掘机采用半回转、轨行式、铁木混合结构、桅杆大臂结构类似起重机，斗杆装在大臂上，挖斗装在斗杆上。蒸汽机驱动卷扬机通过链条和滑轮组升降挖斗，负责伸缩斗杆的齿轮也靠链条传动。机器两侧各有一人，用绳牵引实现大臂的回转，同时还负责操作挖斗门闩。整套挖掘装置包括蒸汽锅炉，全部安放在四轮铁路平车上，外形就像蒸汽火车头前面加装了起重臂式单斗挖掘机。这台挖掘机通过不断延伸铁轨实现带状开挖，每小时挖掘量约为35米立方米，比较适合铁路工程建设，因此人们称之为铁路铲。
1837年，威廉?奥蒂斯研制的第一台“费城铲”投入铁路工程建设。然而遗憾的是，奥蒂斯没等改进自己的设计，便于1839年英年早逝，时年26岁。就在这一年，奥蒂斯发明的蒸汽铲正式获得专利。但是早期的蒸汽铲，由于回转机构仅仅在前部吊杆的部分，回转角度有限，还得靠人力实现；蒸汽机功率也不大，挖掘力小，斗容也小，动作也不会很快；需要加煤加水，还需要不断铺设轨道，整体的效率是很低的。再加上当时人工相当便宜，和奥蒂斯家族严格的专利保护，这种蒸汽铲未能大规模应用。威廉?奥蒂斯死后，“费城铲”的生产陷于停顿，直至19世纪50年代以后，奥蒂斯家族才重新开始生产，但产量很少。
奥蒂斯的专利过期后，很多公司进入这一领域，此时各种建设对蒸汽铲的需求也急剧增加，到19世纪70年代以后，蒸汽铲的发展进入黄金时代，并不断得到改进，应用于露天矿剥离。1880年出现了第一批以蒸汽式拖拉机为底盘的半回转式蒸汽铲。这一时期，在美国大湖地区，特别是俄亥俄州涌现了众多蒸汽铲厂商，主要包括bucyrus、marion、ph、linkbelt等。此外，欧洲也有了自己的蒸汽铲厂商，如德国demag、意大利fiorentini、英国newtonchambers等。这一时期，欧美国家的大规模铁路建设，已经完成或接近尾声，原本用来修筑铁路的蒸汽铲，被应用到开挖运河、矿山等其他领域。
所谓日本公司拥有专业的挖掘机械，其实也就是日本人从欧美购买了机器而已。而金达作为英国人，之所以推荐日本公司，只不过是基于英日同盟的条件反射而已。
一回到元宝山，徐天宝立刻下到主控室，开始查阅有关挖掘机的资料。作为中国人自主设计建造的第一条铁路，徐天宝下定决心，一定要尽全力帮助詹天佑。
92打败爱迪生
在19世记末期，英国开凿曼彻斯特通海运河时，已经开始大规模使用蒸汽铲开挖河道。该运河长58公里，宽14-24米，深约9米，1887年开始修凿，1894年通航。20世记初开凿巴拿马运河时，蒸汽铲发挥了关键作用，使得美国人能够完成法国人留下的烂摊子。巴拿马运河总长82公里，宽的地方达304米，最窄的地方也有152米，水深13-15米。1879-1889年间，法国人用了10年时间只完成4/1的工程量。1904-1913年，美国人又花了10年时间，终告贯通。该工程共挖运土石方2.59亿立方米（约为三峡工程2倍），主要依靠炸药和蒸汽铲。典型的施工方式是，在蒸汽铲的轨道旁边，平行铺设出渣用的铁轨，出渣小车由人力或畜力或蒸汽机车牵引。
原本以为制造蒸汽铲会是块难啃的硬骨头，但是徐天宝把公司的技术骨干召集一齐，并说明情况之后，众人却显得不以为然。
马福成首先表态道：“当年我在马尾船厂，兵舰、大炮都能造得，这蒸汽抓斗还能难住我？”
贝格尔也说道：“虽然我没有造过这种东西，但是不可能难倒我的。”
特斯拉、内德维德兄弟、约翰霍兰等洋工程师也纷纷表态，说做蒸汽铲易如反掌。徐天宝手里早就准备好了蒸汽铲的全部图纸，就怕技工们做不来，既然他们都表示没有问题，那就最好不过。于是，一群工程师们立刻开始分工协作。十天之后，一台三个人那么高的大型蒸汽铲就组成完成了。
针对早期蒸汽铲的缺点，振华机器公司的蒸汽铲为了提高挖掘能力和效率，适应更大更艰难的工程，加大了蒸汽机功率以及大臂和斗杆的长度，斗容也加大了许多，轮、轴数量也相应增加，因而整机的体积和重量也相应增加。
但这还不够，底盘是个大问题。为了更灵活地挖掘，适应各种工作场合，19世纪80年代英国人发明了全回转装置，但直到20世纪20年代才被普遍采用。由于大功率蒸汽机重量太大，一些大型铲无法采用全回转的的形式。这可难不到振华机器公司，新式蒸汽铲不光有了全回转的功能地盘，而且还摆脱了铁轨的束缚，用上了节销式履带底盘，为了克服机身本身的重量，这部蒸汽铲被安上了4条0.48米宽的履带。
本来徐天宝打算一步到位，直接让蒸汽铲使用柴油发动机，但是考虑到中国目前的柴油主要依赖进口，所以还是放弃了。这部蒸汽铲被起名叫“愚公”，取古代传说愚公移山之意。
为了检验新出厂的蒸汽铲是否耐用，第一台“愚公”被运到了大青山制铁厂进行测试。铁矿石来源于大青山的露天铁矿，蒸汽铲把铁矿石舀进轻便铁路的蒸汽小火车头拉动的车厢。车厢被拖运到大青山制铁厂的装卸台，当车厢的底部向外翻转时，车厢内的铁矿石便卸入凹地。滑运道使铁矿石从凹地进入运矿石的运料车。运料车把焦炭、石灰石和这些箱子里的矿石一起运至高炉顶部，将它们倒入高炉内。于是，高炉开始生产，铁水包车把仍然火热的生铁转移到混轶炉，然后再转移到平炉。就这样，实现了燃料的节约。接着，平炉开始出钢，钢水流入巨大的钢水包，从那里，再流入放在平板车上的铸模，一辆机车把平板车推到若干凹坑处，除去铸模后赤裸裸地留下的钢锭就放在这些凹坑里保温，直到扎制时。传送机把钢锭运到轧机处，自动平台不时地升降，在轧制设备之间来回地抛出所需形状的钢轨。由此产生的钢轨具有极好的形状，如果有少许偏差，就会被抛弃。用交流电驱动的起重机、钢水包、传送机、自动倾卸车、卸料机和装料机使从矿井中的铁矿石到钢轨的生产威为一件不可思议地自动的、生气勃勃的事情。