西直门站（北京北站），一等站，位于京包线12KM+314M，西直门站建于1906年，在2006年以前，车站还是保持一直以来的布置。以站房为界，共分西场、东场，西场为最初修建的京张铁路站场，作为到发京张方向的列车，民国时代和解放后，都进行过扩建，增加了货场的面积及驼峰；东场为曾经的环城铁路站场，最初主要担当京张-环城铁路方向的列车到达，环城铁路废弃后，担当短编组的客货列车及单机到发。西直门站共有7条到发线，分别为东1、东2、西1—5道，除此之外，还有3条客车存车线、7条货场线、5条货场货物线、10条专用线。在站场东北部设有机务折返段，段内曾保留百年前的机车库及水塔，西直门折返段归原南口机务段管辖，最初作为担当京张铁路北京-南口-康庄段的牵引交路，现在依旧发挥着作用。在2006年以前，车站道岔都是原始的手动道岔，老站房、雨棚、天桥以及机务段的水塔、车库等老设施都还在发挥着作用，直到新西场建成使用，北站的老站房、雨棚和天桥作为文物保留，其他的老物件及老线路就逐渐消逝了。
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西直门站（北京北站），一等站，位于京包线12KM+314M，西直门站建于1906年，在2006年以前，车站还是保持一直以来的布置。以站房为界，共分西场、东场，西场为最初修建的京张铁路站场，作为到发京张方向的列车，民国时代和解放后，都进行过扩建，增加了货场的面积及驼峰；东场为曾经的环城铁路站场，最初主要担当京张-环城铁路方向的列车到达，环城铁路废弃后，担当短编组的客货列车及单机到发。西直门站共有7条到发线，分别为东1、东2、西1—5道，除此之外，还有3条客车存车线、7条货场线、5条货场货物线、10条专用线。在站场东北部设有机务折返段，段内曾保留百年前的机车库及水塔，西直门折返段归原南口机务段管辖，最初作为担当京张铁路北京-南口-康庄段的牵引交路，现在依旧发挥着作用。在2006年以前，车站道岔都是原始的手动道岔，老站房、雨棚、天桥以及机务段的水塔、车库等老设施都还在发挥着作用，直到新西场建成使用，北站的老站房、雨棚和天桥作为文物保留，其他的老物件及老线路就逐渐消逝了。
曾经的西直门站附近地图，可以看出，除现在向北的正线外，还有广安门（京张）、门头沟（京门）、德胜门（环城）方向，外加一条阜成门专用线
西直门上空由西向东航拍，可见西外大街北侧的机务段车库
在站台上自北向南看，此站台为建线初期所筑，并作为京门支线用途
西直门车站选址示意图，詹天佑最初想把车站设置在倚虹堂附近，也就是今天的北京展览馆、动物园一代，但因其方案紧邻倚虹堂，是光绪皇帝和慈禧太后乘船前往颐和园的必经之地，“风警跸出入之地，例不许侵犯”詹天佑无奈只好改变方案。站址最终选在了高粱河与西直门城墙之间，但这片区域狭窄闭塞，其中：区域的东侧被城墙与护城河限制，完全没有发展的空间；区域的南
侧为西直门外大街，且紧邻西直门瓮城，不仅限制车站发展，而且对人流的疏导也有一定的阻碍；区域北侧为高粱桥及高粱桥斜街，且周边有大量平民住宅，也不适于建设车站；而区域的北侧为高粱河河道，同样限制了车站的建和设发展。车站在四个方向都无法向外扩展，极不适宜建设车站，不仅如此，该区域的建设面积远不足车站建设所需，因此为了解决车站建设面积不足的问题，综合衡量区域四周的情况后，最终只得
将区域北侧大片的芦塘填平，使高粱河改道向北流经一段距离后再向东流，最后向南汇入护城河，围合出新的选址区域来满足建设的要求。
1906年在车站建设初期，为了给予车站足够的建设空间，不得不将北侧的高粱河向北改道，而在1916年又因环城铁路的修筑，再次对车站进行扩建，使河道再次向北偏移数里后再向东流淌，最终汇入护城河，形成日后环绕车站流淌的“转河”。
1916年转河向北延展之前的西直门车站平面图，可见站房是在当时西站台的西侧，而且原西场的北侧为多股尽头式货线。在环城铁路通车及京张铁路延伸至绥远后，西直门车站进行过较大规模的改造。
建线初期的西直门老站房，根据地图和照片上的光影分析，老站房坐落在铁道西侧
西直门最初的站房，可见曾经此处有天桥和雨棚，此图摄影者当时在建线初期的东站台由东北向西南方向拍摄老站房
上世纪20年代西直门站扩建示意图
图中的黑色线路和棕色站台区域为建线初期至1921年的西直门车站站场布置，绿色线路及黄色站台、站房为改造后至近几年的站场布置。
可见，建线初期的站场为正南正北走向，而不是二十年代扩建至今的北偏西-南偏东走向，而且最初的北咽喉位于现东场的南咽喉处。而初期的老站房、站台早已在二十年代的扩建中荡然无存了。
上世纪二十年代，随着环城铁路的通车以及京张铁路延长到绥远、包头，建线初期的西直门车站已满足不了运输需求，于是在原站房的西北侧新建二层站房（现老站房），初期站房废弃并被拆除（但北京铁路局志和北京北站志上都未对站房改造进行记载，而且基本上都是写的“1906年修建的老站房”，不过作者从照片和1921年的西直门线路图上分析，图中的一层站房距离站台边缘的距离比今日的二层老站房距现在东/西1站台边缘相比较短，而且站内天桥于1915年竣工，天桥两侧楼梯口均为朝南（但二十年代大改造时，天桥、雨棚等设施一同被拆卸至西北侧的新站台上重新组装起来）。另外，根据《北京北站志》，初期单层站房的面积为1491平方米，而两层站房的面积为2300平方米。（但此说法仍需考证。）
1916年，北京修建环城铁路，自西直门站北咽喉反向接轨，在东站台设到发线，于南咽喉东侧引出——摘自《北京北站志》。
由此图可以看出，这张照片在当时的西直门站北咽喉由北向南拍摄（下面地图上的蓝色相机位置）。
1.图中可见天桥右下方（西南侧）的建线初期车站站房，而且与1921年的地图相符，两座站台间的三股道是正南正北走向的
2.图片左侧的环城线列车的上方可见西直门城楼，箭楼被正南方向左侧的树挡住了，由图中的拍摄机位至天桥中央的这条视线中尚未出现北京城墙的任何踪影，说明初期站场确实是与北京内城的西侧城墙一样，是呈正南正北走向的。
与下面站在天桥上拍摄的老照片相比，扩建后的西直门站改变为北偏西-南偏东走向，虽然画面中也出现了天桥、雨棚以及两座站台中的三条铁道，但此图的灭点是西直门瓮城，对比上一张图片以及近些年的西直门地图即可发现答案，现在的站场布局是20年代扩建时形成的。
3.图中可见“自西直门站北咽喉反向接轨”的环城铁路向东拐去，那段小曲线半径的线路一直保留到前几年。
扩建后的西直门站场，可见新建的二层站房。
最初的西直门站北咽喉，图片左侧两条线为“自西直门站北咽喉反向接轨”的环城铁路，对比上世纪20年代西直门站扩建示意图，图片右侧向正南通向西场的线路为建线初期东站台东侧的货线。
90年代的西直门站，可见老建筑较多，南咽喉的两座老车库的大门清晰可见
90年代的西直门桥与西直门站
2002年以前，老车库（图中尽头线路的右侧）依旧作为图书音像城使用，建线初期的老站房位置早已变成了线路，但老站台还在作为旅游站台使用，站场的布置依旧与民国时期差异不大，此图由南向北拍摄
五十年代西直门老地图，可见当时修建了展览馆、粮库、木材厂、后勤大院、煤球厂的专用线，还有一条奔向明光村（东北）方向的专用线有待考证
阜成门外及西直门西南部老地图
可见京张线在百万庄附近还有一条与京门线的联络线，为1953年修建。
在如今的西直门外大街南侧，有一个地名叫“榆树林”，据说是曾经在西直门向西的京门线旁有一片榆树，故得名至今。
此图为已拆除线路与现存线路地图，红色为已拆除线路及车站，黑色为现存线路及车站。
可见京张铁路由广安门向北经由白云观西侧、复兴门外大街的工会大楼，沿现展览路一路向北，在百万庄附近向东北方向进入西直门车站。
京张铁路在北京地区的支线：
1.京门线，西直门向西二十余公里至门头沟车站。因门头沟盛产煤，筑此路可对京张铁路的机车用煤解决很大问题，再之，火车可代替古老的运煤骆驼队，为北京城内提供燃煤，在一段时间内，北京城的用煤基本都靠京门线运输。
2.北京环城铁路，西直门-东便门。1914年勘测，1916年通车，总长度13.2公里，设德胜门、安定门、东直门、朝阳门这4座中间站。最后到达东便门车站与京山线相连。在2008年以前，西直门车站东场最东南还有一点儿遗迹，也就是机车转线的那段小半径曲线，那段铁路的尽头距离西直门北大街只有几十米，再向东，就是曾经去德胜门的铁路了。
在西直门外由南向北望西直门，由近至远，线路依次是京门支线、京张正线、阜成门专用线
于西直门外，由北向南拍摄，左侧为京张正线的广安门方向，右侧为京门支线的五路方向