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大秦铁路西起大同、东至秦皇岛，途经山西、河北、北京和天津四省市，穿越雁北高原、桑干河谷，紧依燕山山脉南麓呈东西走向；线路一期工程由山西省大同市至河北省三河县大石庄，正线全长410.8千米，以联络线接入京秦铁路，在吴庄出岔接大秦铁路。

 二期工程是一期工程的延伸，全长242.2千米，西起大石庄站，途经河北省、天津市的三河、蓟县、玉田、遵化、迁西、迁安、卢龙、抚宁等县市后，抵达秦皇岛三期煤码头，运煤列车不再绕道京秦铁路，直接经大秦本线至秦皇岛。