京通铁路沿燕山南麓出古北口长城，过燕山腹地，隧道密集，纵贯内蒙古哲里木沙漠。沿途时而山高路险，时而地广人稀。京通铁路如果以赤峰为分界点则分为赤峰至北京的西线和赤峰至通辽的东线。东线属低矮丘陵，局部线路纵贯科尔沁沙地。西线穿过崇山峻岭的燕山山脉，地质构造复杂，据记载，共有116座隧道，延长达78公里。3000米以上的隧道有4个，个别地段还有集中的1号、2号、直到5号隧道群。其中最长的隧道是穿越滦河、伊逊河分水岭的红旗隧道，长达5848.3米，接近6公里。京通铁路沿线跨主要河流分属潮白河、滦河、辽河水系。京通铁路全线共有桥梁450座，延长达45公里，其中500米以上桥梁12座，最长的是位于赤峰市元宝山区建昌营镇境内的老哈河特大桥，达1447米，当时曾创下了中国铁路桥梁的长度之最。京通铁路全线桥、隧总延长占线路长度的15%之多。
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