D3115在D301之前開走，這一事實在後來曾引起廣泛質疑——按照列車時刻表，它本應在D301後面。
前文所提火車司機對南方周末記者解釋，此行車安排應由位於上海鐵路局的列車調度員決定，它也符合鐵路系統的“潛規則”：D301晚點起自濟南局而非上海局，而統計列車晚點的指標是按趟數而非晚點程度來計算，由於D301已經晚點，調度員索性讓它再晚一點，給D3115讓路，以盡力保證後者不晚點。這樣雖然D301會晚點更多時間，但在統計上，晚點趟數卻只有一趟。
此外，鐵道論壇上一位參與討論的資深版主徐先生稱，2006年京九線發生追尾事故後，鐵道部曾作出規定，如發生信號故障，一律按站間閉塞辦理，就是說兩站之間僅容一輛車通過。具體到事發情況，也就是在讓D3115從永嘉站開出後，D301在其抵達溫州南站前絕不發車。然而，事實相反，後車在前車未到站前即出發。
徐先生認為，調度員之所以違規將D301放行，目的可能除了讓整個過程省時間外，同時過於迷信ATP，以為有了這個系統，兩車就不可能追尾。
災難的因素似乎正是從此次行車順序調整萌發，這導致其後兩車都必須以複雜的非常規的方式通過溫州南站前的區間。D3115於當晚20：15從永嘉站開出。9分鐘後，20：24，D301從永嘉站沿同樣線路開出。從現在起，兩車的每一次停止與啟動，都將關係到一場災難是否發生。
最關鍵的環節都出事了
對於任何鐵路專業人士而言，動車組相撞都是不可思議的事情。因為動車組裝有自動防護系統（ATP），如果後車迫近前車，系統將會自動導致後車停車，司機“就是想撞也撞不上”。據《東方早報》報道，中國工程院院士、國家鐵路建設高級顧問王夢恕表示，中國高鐵在控制系統、信號系統方面很成功，能保證後面不追尾、前面不撞車。
那麼，這起不可思議的事故究竟如何發生的？南方周末記者由鐵道系統內部核心人士了解到，事故原因已經基本查明，其中調度方面有著難以推卸的責任，而信號系統也在最為關鍵的時刻出現了最致命的錯誤。
回到災難前的20：25，D3115開始目視緩慢通過紅光帶。
據西南交通大學信息科學與技術學院副院長、信號系統專家郭進分析，非常站控後，授權列車遇到紅燈改為目視模式是正常情況，雖然地面信號系統出現問題也屬信號故障，但這種情況也在鐵路列控系統的設計框架內，所以D3115與調度員聯繫後以限速20公里行駛沒有問題。
但D301卻為何從D3115車後駛來？那盞“必須出現的紅燈”為什麼在最為關鍵的時刻消失了？
根據鐵道系統內部核心人士所透露的事故初步原因，在兩車同時前進時，雷電把甬溫線一處鐵路信號系統地面設備保險打斷，按照要求，地面設備出現故障後應“導向安全”， 即“發出紅燈信號”；但由於地面設備電路設計本身存在問題，結果造成故障升級，迂回電路錯誤發碼，紅碼發成綠碼，即“發出綠燈信號”， 原本出現故障後應自動亮出的停車紅燈變成了行車綠燈。
據鐵道系統內部消息，負責該事故路段地面設備電路設計的公司是中國鐵路通信信號集團，“通號”是鐵路信號領域的大鰐。
目前全路都在緊急更改電路設計，鐵道部估計一兩天內全線電路能夠修改完畢。但該人士擔心，由於是設計不成熟導致的問題，所以不確定除了該故障外是否還存在其他設計紕漏。
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