搭乘702次旅客列车的中学生孙成波亲历了撞击的全过程 ， 直到他70岁时依然记忆犹新 ， 面对采访 ， 他这样回忆道：
突然间惊天动地的一声巨响 ， 列车象受到了巨大的撞击 ， 剧烈地抖动起来 。 不一会儿 ， 整个列车被浓浓的烟雾和水汽笼罩起来 ， 列车不断地摇晃着 。 我们的第一反应就是列车肯定出了大事 。 这时候有人高喊：火车着火了 。 我当即打开列车窗户 ， 告诉孟宪东（孙成波的同班同学）快跳车 。 孟宪东抬腿就从列车的窗户跳了下去 ， 可是路基很高 ， 孟宪东一个倒栽葱大头冲下叽里咕噜地滚下了路基 。 我随后也跳了下去……满载煤矿的货车由两个火车头牵引着 ， 利用下坡的强大的惯性冲力 ， 疯狂地钻进了702次客车的尾部 ， 最后的一节车厢被庞大的火车头钻了进去 ， 整个车厢全部都膨胀了起来 。
当还活着的人们从中回过神来查看到底发生了什么事时 ， 映入眼帘的是让他们终身难忘的一幕：702次旅客列车机后第一节车厢被挤成一团 ， 车厢里的人已经紧紧地帖在了一起已经挤成了肉饼 ， 几个人叠在一起 ， 象压缩罐头挤贴在冰冷的车厢的壁上 ， 血水从门角流淌出来 ， 汨汨的流淌 。 最后一节车厢完全被2574次货物列车的机车撞穿 ， 整个车厢全部鼓胀了起来 ， 倒数第二节和第三节车厢被巨大的冲击力完全“叠套”在了一起 ， 里面的人也都被挤压在一块 ， 鲜血如同“急流奔进的河水”从车厢残骸的缝隙中涌出 ， 血水染红了路基 。 倒数第四节车厢套叠进去了一半……整个白马山车站被机车破裂的锅炉的水汽笼罩着 ， 伴随着伤者的呼救声和幸存者的哭喊声 。 有十几个女学生受不了如此惨烈的景象而精神崩溃 ， 直接在路基旁歇斯底里地狂喊 。
十多分钟后 ， 济南铁路局的职工携带工具赶到 ， 开始对客车残骸进行破拆 ， 抢救幸存者 。 在随后的半个小时的时间里 ， 济南军区的驻军、济南铁路局公安处的民警、济南铁路医院以及解放军106医院的医护人员陆续赶到现场参与抢救 ， 前后一共出动了近6000人参与救援 。 在他们的努力下 ， 一共有8名重伤员和85名轻伤员从扭曲的客车残骸中被救了出来 。 每抬出一个伤员 ， 就会听到“活着”、“还活着”、“太好了”之类的欣慰的声音 。
由于现场过于惨烈 ， 许多乘客、尤其是最后一节客车车厢里的乘客被直接撞击挤压到不成人形 ， 再加上当时是“大串联”时期 ， 对串联学生一律不售票 。 所以到底有多少人死于这场事故一直没有一个准确的数字统计 。
60年代乘火车串联的学生
但是根据幸存者孙成波的回忆：每节车厢最少也有200多人 ， 多的要300人 。 同时根据参与救援的人员估计 ， 702次客车最后一节车厢、倒数第二和第三节车厢按照损坏程度看里面的人幸存几率极为渺茫 ， 第一节和倒数第四节车厢里有四成的幸存者 ， 其余几节车厢也都有两三成的死伤者 ， 按照这样的概率计算 ， 个人估计702次旅客列车的死者应该大致在700~1000人左右 。
事故还导致建设型蒸汽机车报废两台 ， 客车车厢报废三辆、大破两辆、货车车厢报废若干辆 。
事故了铁道部 ， 铁道部吕正操部长奉周恩来总理的指示火速组织调查组调查此事 ， 很快查明事故的直接原因有二：
【赌气执行错误指令的悲剧，记1966年白马山站列车追尾冲突特大事故】吕正操（右侧坐着的老者）
首先是白马山站值班员下错指令 ， 扳道员在明知值班员下错指令的情况下依然因赌气而继续执行错误的指令 ， 致使白马山站的上行进站道岔错误地连接在3道上 。
其次是2574次货物列车本务机车和重联机车的机班乘务组成员在列车接近白马山站上行进站信号机时因为专注于聊天而中断瞭望 ， 没有注意到显示机外等候的进站信号机 ， 导致本列冒进信号冲入站内3道 ， 与702次客车发生追尾碰撞 。
根据调查结果 ， 本次事故列济南铁路局济南车务段主要责任、济南铁路局济南西机务段同等责任 。
作为主要责任人 ， 白马山站值班员、扳道员以及2574次货物列车本务机车司机三人被开除路籍追究刑事责任（三人最终都被判处有期徒刑） 。
作为重要责任人 ， 白马山站站长、2574次货物列车本务机车副司机和司炉被处以开除路籍、留路察看2年的处分 。 2574次货物列车重联机车机班乘务组的司机和司炉两人被处以开除路籍、留路察看1年的处分 。
另外 ， 时任济南铁路局局长被撤职 ， 党委书记以下50余名相关责任人受到党纪、政纪处分 。
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