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7月23日19时30分左右雷击导致设备故障，到20时30分05秒两辆动车追尾，事故调查报告还原了这一个小时内发生在温州南站与永嘉站之间的细节。
离事发只有33秒时，温州南站技教员幺晓强呼叫D301次列车司机并通话：“动车301你注意运行，区间有车啊，区间有3115啊，你现在注意运行啊，好不好啊？现在设备(通话未完即中断)。”
最终，D301次列车以99公里/小时的速度与以16公里/小时速度前行的D3115次列车发生追尾。
19时30分
雷击造成故障
7月23日19时30分左右，雷击温州南站沿线铁路牵引供电接触网或附近大地，导致设备故障。因温州南站列控中心设备的严重缺陷，导致后续时段实际有车占用时，列控中心设备仍按照故障前无车占用状态进行控制输出，致使温州南站列控中心设备控制的区间信号机错误升级保持绿灯状态。
雷击还造成轨道电路与列控中心信号传输的CAN总线阻抗下降，使5829AG轨道电路与列控中心的通信出现故障，造成5829AG轨道电路发码异常，在无码、检测码、绿黄码间无规律变化，在温州南站计算机联锁终端显示永嘉站至温州南站下行线三接近(以下简称下行三接近，即5829AG区段)“红光带”。
19时39分
工作人员检修故障
19时39分，温州南站车站值班员臧凯看到“红光带”故障后，立即通过电话向上海铁路局调度所列车调度员张华汇报了“红光带”故障情况，并通知电务、工务人员检查维修。瓯海信号工区温州南站电务应急值守人员滕安赐接到故障通知后，于19时40分赶到行车室，确认设备故障属实后，在《行车设备检查登记簿》(运统-46)上登记，并立即向杭州电务段安全生产指挥中心进行了汇报。
19时45分左右，滕安赐进入机械室，发现6号移频柜有数个轨道电路出现报警红灯。
19时51分
D3115进永嘉站
19时51分，D3115次列车进永嘉站3道停车(正点应当19时47分到，晚点4分)，正常办理客运业务。
19时54分
上海调度发现问题
上海铁路局调度所列车调度员张华发现调度所调度集中终端(CTC)显示与现场实际状态不一致(温州南站下行三接近在温州南站计算机连锁终端显示“红光带”，但调度所CTC没有显示“红光带”)，即按规定布置永嘉站、温州南站、瓯海站将分散自律控制模式转为非常站控模式。
19时55分
温州现大面积报警
19时55分左右，接到通知的温州电务车间工程师陈旭军、车间党支部书记王晓、预备工班长丁良余3人到达温州南站机械室，陈旭军问滕安赐：“登记好了没有？”滕安赐说：“好了。”陈旭军要求滕安赐担任驻站联络，随即与王晓、丁良余进入机械室检查，发现移频柜内轨道电路大面积出现报警红灯(经调查，共15个轨道电路发送器、3个接收器及1个衰耗器指示灯出现报警红灯)，陈旭军即用1个备用发送器及1个无故障的主备发送器中的备用发送器替代S1LQG及5829AG两个主备发送器均亮红灯的轨道电路的备用发送器，采用单套设备先行恢复。
20时03分
温州南站上道检查
20时03分，温州南站线路工区工长袁建军在接到关于下行三接近“红光带”的通知后，带领6名职工打开杭深线下行584公里300米处的护网通道门并上道检查。
20时09分
调度通知D3115异常
20时09分，上海铁路局调度所助理调度员杨向明通知D3115次列车司机何枥：“温州南站下行三接近有‘红光带’，通过信号没办法开放，有可能机车信号接收白灯，停车后转目视行车模式继续行车。”司机又向张华进行了确认。
20时12分
D301进站等候
20时12分，D301次列车永嘉站1道停车等信号(正点应当19时36分通过，晚点36分)。
永嘉站至温州南站共15.563公里，其中永嘉站至5829AG长11.9公里，5829AG长750米，5829AG至温州南站长2.913公里。
20时15分
微机房发现异常
20时15分左右，陈旭军通过询问在行车室内的滕安赐，得知“红光带”已消除，即叫滕安赐准备销记。滕安赐正准备销记，此时5829AG“红光带”再次出现，王晓立即通知滕安赐不要销记。此后，陈旭军在微机室继续观察。
至事故发生时，杭州电务段瓯海工区电务人员未对温州南站至瓯海站上行线和永嘉站至温州南站下行线故障处理情况进行销记。
20时21分
D3115故障 三次启动车未果
20时14分58秒，D3115次列车从永嘉站开车。
20时17分01秒，张华通知D3115次列车司机：“在区间遇红灯即转为目视行车模式后以低于20公里/小时速度前进。”
20时21分22秒，D3115次列车运行到583公里834米处(车头所在位置，下同)。因5829AG轨道电路故障，触发列车超速防护系统自动制动功能，列车制动滑行，于20时21分46秒停于584公里115米处。
20时21分46秒至20时28分49秒，因轨道电路发码异常，D3115次列车司机三次转目视行车模式起车没有成功。
20时22分-27分
调度员放行D301 D3115失联
20时22分22秒至20时27分57秒，D3115次列车司机6次呼叫列车调度员张华、温州南站值班员臧凯3次呼叫D3115次列车司机，均未成功(经调查，20时17分至20时24分，张华在D3115次列车发出之后至D301次列车发出之前，确认了沿线其他车站设备情况，再次确认了温州南站设备情况，了解了上行D3212次列车运行情况，接发了8趟列车)。
20时24分25秒，在永嘉站到温州南站间自动闭塞行车方式未改变、永嘉站信号正常、符合自动闭塞区间列车追踪放行条件的情况下，张华按规定命令D301次列车从永嘉站出发，驶向温州南站。
20时26分12秒，张华问臧凯D3115次列车运行情况，臧凯回答说：“D3115次列车走到三接近区段了，但联系不上D3115次列车司机，再继续联系。”
20时27分57秒，臧凯呼叫D3115次列车司机并通话，司机报告：“已行至距温州南站两个闭塞分区前面的区段，因机车综合无线通信设备没有信号，跟列车调度员一直联系不上，加之轨道电路信号异常跳变，转目视行车模式不成功，将再次向列车调度员联系报告。”臧凯回答：“知道了。”20时28分42秒通话结束。
20时28分43秒至28分51秒、28分54秒至29分02秒，D3115次列车司机两次呼叫列车调度员不成功。
20时29分26秒
D3115停约8分后 启动目视行车
20时29分26秒，在停留7分40秒后，D3115次列车成功转为目视行车模式启动运行。
20时29分32秒
前方有车 D301紧急制动
20时29分32秒，D301次列车运行到582公里497米处，温州南站技教员幺晓强呼叫D301次列车司机并通话：“动车301你注意运行，区间有车啊，区间有3115啊，你现在注意运行啊，好不好啊？现在设备(通话未完即中断)。”
与此同时，D301次列车进入轨道电路发生故障的5829AG轨道区段(经调查确认，司机采取了紧急制动措施)。
20时30分
徒步检查称设备良好
20时30分，经工务检查人员检查确认工务设备正常后，温州南工务工区驻站联络员孔繁荣在《行车设备检查登记簿》(运统-46)上进行了销记：“温州南-瓯海间上行线，永嘉-温州南下行线经工务人员徒步检查，工务设备良好，交付使用。”
20时30分05秒
两车追尾 瞬时撞速83公里/小时
20时30分05秒，D301次列车在583公里831米处以99公里/小时的速度与以16公里/小时速度前行的D3115次列车发生追尾。
离事发只有33秒时，温州南站技教员幺晓强呼叫D301次列车司机并通话：“动车301你注意运行，区间有车啊，区间有3115啊，你现在注意运行啊，好不好啊？现在设备(通话未完即中断)。”
最终，D301次列车以99公里/小时的速度与以16公里/小时速度前行的D3115次列车发生追尾。
19时30分
雷击造成故障
7月23日19时30分左右，雷击温州南站沿线铁路牵引供电接触网或附近大地，导致设备故障。因温州南站列控中心设备的严重缺陷，导致后续时段实际有车占用时，列控中心设备仍按照故障前无车占用状态进行控制输出，致使温州南站列控中心设备控制的区间信号机错误升级保持绿灯状态。
雷击还造成轨道电路与列控中心信号传输的CAN总线阻抗下降，使5829AG轨道电路与列控中心的通信出现故障，造成5829AG轨道电路发码异常，在无码、检测码、绿黄码间无规律变化，在温州南站计算机联锁终端显示永嘉站至温州南站下行线三接近(以下简称下行三接近，即5829AG区段)“红光带”。
19时39分
工作人员检修故障
19时39分，温州南站车站值班员臧凯看到“红光带”故障后，立即通过电话向上海铁路局调度所列车调度员张华汇报了“红光带”故障情况，并通知电务、工务人员检查维修。瓯海信号工区温州南站电务应急值守人员滕安赐接到故障通知后，于19时40分赶到行车室，确认设备故障属实后，在《行车设备检查登记簿》(运统-46)上登记，并立即向杭州电务段安全生产指挥中心进行了汇报。
19时45分左右，滕安赐进入机械室，发现6号移频柜有数个轨道电路出现报警红灯。
19时51分
D3115进永嘉站
19时51分，D3115次列车进永嘉站3道停车(正点应当19时47分到，晚点4分)，正常办理客运业务。
19时54分
上海调度发现问题
上海铁路局调度所列车调度员张华发现调度所调度集中终端(CTC)显示与现场实际状态不一致(温州南站下行三接近在温州南站计算机连锁终端显示“红光带”，但调度所CTC没有显示“红光带”)，即按规定布置永嘉站、温州南站、瓯海站将分散自律控制模式转为非常站控模式。
19时55分
温州现大面积报警
19时55分左右，接到通知的温州电务车间工程师陈旭军、车间党支部书记王晓、预备工班长丁良余3人到达温州南站机械室，陈旭军问滕安赐：“登记好了没有？”滕安赐说：“好了。”陈旭军要求滕安赐担任驻站联络，随即与王晓、丁良余进入机械室检查，发现移频柜内轨道电路大面积出现报警红灯(经调查，共15个轨道电路发送器、3个接收器及1个衰耗器指示灯出现报警红灯)，陈旭军即用1个备用发送器及1个无故障的主备发送器中的备用发送器替代S1LQG及5829AG两个主备发送器均亮红灯的轨道电路的备用发送器，采用单套设备先行恢复。
20时03分
温州南站上道检查
20时03分，温州南站线路工区工长袁建军在接到关于下行三接近“红光带”的通知后，带领6名职工打开杭深线下行584公里300米处的护网通道门并上道检查。
20时09分
调度通知D3115异常
20时09分，上海铁路局调度所助理调度员杨向明通知D3115次列车司机何枥：“温州南站下行三接近有‘红光带’，通过信号没办法开放，有可能机车信号接收白灯，停车后转目视行车模式继续行车。”司机又向张华进行了确认。
20时12分
D301进站等候
20时12分，D301次列车永嘉站1道停车等信号(正点应当19时36分通过，晚点36分)。
永嘉站至温州南站共15.563公里，其中永嘉站至5829AG长11.9公里，5829AG长750米，5829AG至温州南站长2.913公里。
20时15分
微机房发现异常
20时15分左右，陈旭军通过询问在行车室内的滕安赐，得知“红光带”已消除，即叫滕安赐准备销记。滕安赐正准备销记，此时5829AG“红光带”再次出现，王晓立即通知滕安赐不要销记。此后，陈旭军在微机室继续观察。
至事故发生时，杭州电务段瓯海工区电务人员未对温州南站至瓯海站上行线和永嘉站至温州南站下行线故障处理情况进行销记。
20时21分
D3115故障 三次启动车未果
20时14分58秒，D3115次列车从永嘉站开车。
20时17分01秒，张华通知D3115次列车司机：“在区间遇红灯即转为目视行车模式后以低于20公里/小时速度前进。”
20时21分22秒，D3115次列车运行到583公里834米处(车头所在位置，下同)。因5829AG轨道电路故障，触发列车超速防护系统自动制动功能，列车制动滑行，于20时21分46秒停于584公里115米处。
20时21分46秒至20时28分49秒，因轨道电路发码异常，D3115次列车司机三次转目视行车模式起车没有成功。
20时22分-27分
调度员放行D301 D3115失联
20时22分22秒至20时27分57秒，D3115次列车司机6次呼叫列车调度员张华、温州南站值班员臧凯3次呼叫D3115次列车司机，均未成功(经调查，20时17分至20时24分，张华在D3115次列车发出之后至D301次列车发出之前，确认了沿线其他车站设备情况，再次确认了温州南站设备情况，了解了上行D3212次列车运行情况，接发了8趟列车)。
20时24分25秒，在永嘉站到温州南站间自动闭塞行车方式未改变、永嘉站信号正常、符合自动闭塞区间列车追踪放行条件的情况下，张华按规定命令D301次列车从永嘉站出发，驶向温州南站。
20时26分12秒，张华问臧凯D3115次列车运行情况，臧凯回答说：“D3115次列车走到三接近区段了，但联系不上D3115次列车司机，再继续联系。”
20时27分57秒，臧凯呼叫D3115次列车司机并通话，司机报告：“已行至距温州南站两个闭塞分区前面的区段，因机车综合无线通信设备没有信号，跟列车调度员一直联系不上，加之轨道电路信号异常跳变，转目视行车模式不成功，将再次向列车调度员联系报告。”臧凯回答：“知道了。”20时28分42秒通话结束。
20时28分43秒至28分51秒、28分54秒至29分02秒，D3115次列车司机两次呼叫列车调度员不成功。
20时29分26秒
D3115停约8分后 启动目视行车
20时29分26秒，在停留7分40秒后，D3115次列车成功转为目视行车模式启动运行。
20时29分32秒
前方有车 D301紧急制动
20时29分32秒，D301次列车运行到582公里497米处，温州南站技教员幺晓强呼叫D301次列车司机并通话：“动车301你注意运行，区间有车啊，区间有3115啊，你现在注意运行啊，好不好啊？现在设备(通话未完即中断)。”
与此同时，D301次列车进入轨道电路发生故障的5829AG轨道区段(经调查确认，司机采取了紧急制动措施)。
20时30分
徒步检查称设备良好
20时30分，经工务检查人员检查确认工务设备正常后，温州南工务工区驻站联络员孔繁荣在《行车设备检查登记簿》(运统-46)上进行了销记：“温州南-瓯海间上行线，永嘉-温州南下行线经工务人员徒步检查，工务设备良好，交付使用。”
20时30分05秒
两车追尾 瞬时撞速83公里/小时
20时30分05秒，D301次列车在583公里831米处以99公里/小时的速度与以16公里/小时速度前行的D3115次列车发生追尾。
