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。