思甜站站房
3分钟后，4021次货物列车带着闸以每小时125公里的时速通过思甜站，进入兰新线思甜至翠岭区间段下行方向，这里依然是个大下坡路段，虽然司机再度实施一般制动，但依然制动效果不明显，依然维持着每小时120公里的时速。
几分钟后，4021次货物列车带闸进入翠岭站（位于新疆维吾尔自治区哈密市翠岭村的五等车站，1998年关闭）站区，负责接车的助理值班员发现4021次货物列车的状态不对，一边超速行驶一边还带着制动声音，立即挥动红旗示意4021次货物列车立即制动停车，然而4021次货物列车却一点也没有减速的意思。
由于原定4021次货物列车要在翠岭站停车，眼见列车停不住，翠岭站值班员也发现列车状态不对，立即将道岔接通到避难线，以免列车继续放飏下去。
又过了1分钟，4021次货物列车驶上翠岭站的安全线，并冲破尽头的土挡脱轨，因为脱轨前的车速依然是每小时100公里左右，所以整列列车在冲出土挡后又往前冲了整整65米后才停了下来，“东风4-0277”号内燃机车以及机后第一至第四为货车车厢脱轨并颠覆，在冲出土挡前，4021次货物列车始终没有实施过任何非常制动。
事故造成“东风4-0277”号内燃机车中破，司机和学习司机受轻伤（在冲出土挡前及时躲进了机械间保住了性命），货车车厢报废1辆，大破3辆，中破1辆，小破4辆，直接经济损失48822元（1981年五个“万元户”的水平），构成一起货物列车脱轨颠覆大事故。
根据铁道部刘建章部长的命令，铁道部和乌鲁木齐铁路局负责对此次事故进行调查。
刘建章
在调查的时候，4021次货物列车司机声称本务机车“东风4-0277”号车的制动系统发生了故障，所以导致列车在景峡至思甜和思甜至翠岭这两个区间内完全放飏。然而调查组在对“东风4-0277”号内燃机车检查的时候却发现机车本身的制动系统并没有任何问题，哪怕就是中破状态下在线路上行驶也能正常制动。还发现“东风4-0277”号车在脱轨前始终没有实施任何非常制动，始终进行的是一般制动，这显然都是司机的人为问题。
大连机车车辆工厂内组装的东风4型内燃机车
东风4型内燃机车司机室
面对调查结果，4021次货物列车司机最终承认是自己为了赶时间，在长大下坡道超速行驶，采取制动措施时又操纵不当，直接导致4021次货物列车在兰新线景峡至思甜和思甜至翠岭这两个区间内完全放飏，且在放飏后始终没有实施任何非常制动，导致事故无法避免。在面对调查的时候还胆敢向调查组谎称是机车的制动系统发生故障，对自己蓄意超速行驶的违规行为只字不提。
根据以上调查结果，本次事故列乌鲁木齐铁路局哈密铁路分局哈密机务段全部责任，影响哈密铁路分局当年的安全成绩。
作为直接责任人，4021次货物列车司机被处以行政撤职处分（原本最多行政记大过处分，因为他撒谎甩锅机车刹车故障对抗调查，因此罪加一等），学员司机被处以推迟发放驾驶证一年的处分。哈密机务段段长、支部*以下10多位领导干部被处以行政警告至行政记大过不等的处分。哈密铁路分局局长和党委*被勒令向乌鲁木齐铁路局作深刻检讨。
翠岭站值班员和助理值班员因为在此次事故中处置得当，避免兰新线中断正线行车，因此获得了哈密铁路分局的嘉奖。
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