Ngay sau khi vụ tai nạn xảy ra, đồng chí Đại tá Đinh Quang Vinh, Phó Giám đốc, Thủ trưởng cơ quan CSĐT Công an tỉnh đã trực tiếp xuống hiện trường chỉ đạo Công an huyện Gia Viễn tổ chức khám nghiệm hiện trường, phối hợp với các đơn vị công an trong tỉnh và Công an các tỉnh lân cận tiến hành điều tra truy tìm phương tiện, đối tượng gây tai nạn bỏ trốn. Quá trình điều tra lực lượng công an gặp rất nhiều khó khăn, bởi vụ tai nạn xảy ra vào đêm, thời tiết lại rét nên các gia đình ở ven đường đóng cửa đi ngủ, tuyến đường lại không có đèn chiếu sáng nên việc tìm nhân chứng là rất khó khăn. Tại hiện trường cơ quan CSĐT Công an huyện Gia Viễn chỉ thu được một số mảnh nhựa vỡ màu xanh, cần gương, mảnh gương vỡ và logo của phương tiện gây tai nạn bỏ chạy.
Qua khám nghiệm hiện trường và một số vật chứng thu được tại hiện trường, các điều tra viên xác định logo trên là của xe ôtô nhãn hiệu Vinaxuki, chạy hướng Thị trấn Me đi Gián Khẩu, toàn bộ gương bên trái xe bị gãy, logo phía trước bị rơi, kích chắn gió bị vỡ, phần đầu xe bị bẹp theo chiều từ trước về sau.
Từ nhận định trên các mũi điều tra tập trung rà soát các hộ gia đình, các doanh nghiệp có sử dụng loại xe ôtô nhãn hiệu Vinaxuki trên địa bàn huyện Gia Viễn và các khu vực lân cận, đồng thời đẩy mạnh tuyên truyền vận động nhân dân, nhất là số công nhân của Nhà máy xi măng The Vissai đi làm ca cung cấp những thông tin liên quan đến phương tiện và đối tượng gây tai nạn bỏ trốn.
Thông qua các biện pháp nghiệp vụ và sự giúp đỡ của nhân dân đến 12h ngày 06/12/2014 Công an huyện Gia Viễn đã phát hiện và tạm giữ được phương tiện gây tai nạn là xe ô tô tải BKS 35N- 8756, chủ xe là Hoàng Văn Minh, SN 1970 ở thôn Gián Khẩu, xã Gia Trấn, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình tại khu vực thôn Tùy Hối, xã Gia Tân, huyện Gia Viễn.
Qua trình điều tra xác định khi xảy ra tai nạn các đối tượng Trịnh Văn Nguyện, SN 1992 ở xã An Bình, huyện Lạc Thủy, tỉnh Hòa Bình; Đào Viết Thắng, sinh năm 1987 trú tại xã Gia Phú, huyện Gia Viễn và Bùi Văn Thanh, sinh năm 1989 ở xã Gia Trấn, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình cùng ngồi trên xe ô tô tải BKS 35N- 8756.
Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an huyện Gia Viễn đã tiến hành triệu tập và tập trung tuyên truyền, vận động các đối tượng Trịnh Văn Nguyện, Đào Viết Thắng và Bùi Văn Thanh đến Công an huyện Gia Viễn để làm rõ vụ tai nạn giao thông trên.
Đến 19h 30 ngày 06/12/2014 các đối tượng đã thừa nhận: Sáng ngày 05/12/2014, chị Minh Nhung (vợ Hoàng Văn Minh) giao xe ô tô tải BKS 35N- 8756 cho Đào Viết Thắng lái cùng Trịnh Văn Nguyện và Bùi Văn Thanh đi giao hàng tuyến Thị trấn Me - Nho Quan - Hòa Bình. Trên đường về thấy Nguyện bảo chuẩn bị thi lấy bằng lái xe, Thắng đã giao tay lái cho Nguyện dù biết Nguyện không có giấy phép lái xe.
Khi đến khu vực Km số 6 + 540 đường 477 thuộc địa phận xã Gia Vân, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình, do không xử lý kịp đã va chạm với xe mô tô chạy ngược chiều hướng Gián Khẩu đi Thị trấn Me. Sau đó Nguyện tiếp tục điều khiển xe chạy khoảng 150m thì trao lại tay lái cho Thắng chạy về bãi đỗ xe ở thôn Tùy Hối, xã Gia Tân, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình rồi tất cả bỏ trốn. Khi bị Cơ quan CSĐT Công an huyện Gia Viễn triệu tập các đối tượng Đào Viết Thắng, Trịnh Văn Nguyện và Bùi Văn Thanh đã có mặt tại trụ sở Công an huyện để làm rõ vụ tai nạn giao thông trên.
Đây là vụ tai nạn giao thông đặc biệt nghiêm trọng, gây bức xúc trong dư luận nhân dân. Việc truy tìm nhanh phương tiện và các đối tượng gây tai nạn giao thông bỏ trốn là kết quả của sự chỉ đạo sâu sát, nhận định đúng hướng và tinh thần khắc phục khó khăn của các lực lượng tham gia điều tra, nhất là CBCS Công an huyện Gia Viễn và là kết quả của phong trào toàn dân tham gia bảo vệ an ninh Tổ quốc huyện Gia Viễn.
Điều tra làm rõ nhanh phương tiện và các đối tượng gây tai nạn giao thông bỏ trốn đã góp phần ổn định tình hình an ninh trật tự trên địa bàn huyện Gia Viễn, tạo niềm tin của cấp ủy, chính quyền và nhân dân với lực lượng công an.
Văn Công