下图反映的是京张铁路中著名的“人”字形轨道行车时的情景。

请回答：

（1）通常在两个机车合作的情况下，火车通过这个路段爬上八达岭的山顶。请你观察后，说明火车在此运行的基本原理。

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（2）观察图中的地形，并结合常识，分析这个设计的效果。

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（3）结合京张铁路在中国铁路史上的地位，分析这条铁路建成的意义。

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