后来，刘知侠接到了新任大队长刘金山、政委张洪义的来信，邀请他到枣庄去，更全面、更深入地了解战斗生活，多写一些和徐广田一样优秀的英雄的事迹。考虑到可能所发文章有失片面，他果断地把《铁道队》的写作停下，已写出的那一部分稿子，虽然还没刊登完，也停止连载了。知侠是一位严肃的创作者，为了获得第一手资料，他积极地深入群众，深入生活，深入铁道游击队及其战斗过的地方去作战地采访。他下定决心：一定要深入铁道游击队去体验一段真实的战斗生活，然后再动笔把他们整个斗争事迹写成一部小说。
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1944年春,刘知侠第一次来到鲁南对铁道游击队进行实地采访, 刘知侠住在铁道游击队的大队部，一有空闲,刘知侠就向他们采访多年来在铁道线上英勇歼敌的事迹,从大队干部到长枪队和短枪队的队长及主要骨干队员,都作了深入细致的访问。
1946年4月,刘知侠再次奔赴铁道游击队所在地——枣庄,进行创作性采访。刘知侠第二次到铁道游击队活动区域采访,历时半年多,足迹踏遍枣庄和微山湖畔,找到昔日的铁道游击队英雄,与他们同吃同住同战斗,根据收集的材料开始创作《铁道游击队》的初稿。作品最初是以传记或报告文学的写作手法,将铁道游击队的真人真事如实地写出来。正当刘知侠准备倾力投入创作时,解放战争打响了。铁道游击队编入主力部队,他也奉命奔赴前线,写作只好停下来。
更难能可贵的是，知侠在写作前又特地到枣庄、微山湖去了一趟，重温抗战时期铁道游击队的英雄们曾在这里战斗的情景。
为掌握第一手详实丰富的资料，他走遍了湖边和铁路两侧，几乎寻访了全部鲁南铁道大队过去战斗过的地方：跟随副大队长王志胜到火车站南边实地探访血染洋行的旧址，仔细察看了他们挖洞的墙壁，详细询问入院后的进出道路和冲进屋里的战斗动作，具体到鬼子三掌柜怎样蒙着被子在地上打滚，手枪没有击中对方要害的细节；在津浦干线上，他曾经悄悄进入古汀，了解当年队员们怎么潜伏在这里，等候站内工人的信号，越过车站外围的壕沟和木栅栏，利用鬼子巡逻队走过去的空隙，蹿上月台，在浇油房击毙鬼子特务队长岗村和痛歼敌特务队的情景；到沙沟和韩庄之间那段铁路弯道的地方，了解怎样把布车从列车上摘下来，发动湖边人民群众和长短枪队员，连夜向微山岛上运布，解决山里主力部队的冬衣问题；他还找了当年姬庄“爱护村”的村长姬茂西，访问了湖边农民和经常把铁道游击队员掩藏在渔船上的渔民，以及了解潜伏在敌人内部作情报工作的“关系”的知情人……仅采访记录材料，他就记了满满两大本。他将姓时的大嫂、刘桂清、姓尹的大嫂（大老殷）融合塑造成芳林嫂这个妇女斗争形象，并将自己的理念植入小说，坚持把洪振海和刘金山作为一个完整的英雄形象塑造，还将洪振海牺牲违犯游击战术原则作为教训写。在采访生活中，他被授予“名誉队员”称号。
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“听知侠讲，当时的战斗条件非常艰苦，常常是这边刚刚打完了一仗，人困马乏，但一接到命令马上就得出发转移，根本来不及整理文字。为了要写好战斗故事，在战斗生涯中，他逐渐养成了每天写战地日记的习惯，口袋里装满了大大小小的本子。无论到哪里，他都视为珍宝，从来舍不得乱扔乱放！”刘真骅说。
从枣庄回来后,刘知侠就开始在济南大明湖畔进行创作。从1943年“英模报告会”与铁道游击队英雄偶然邂逅,让刘知侠萌生写作此书的念头,三次深入枣庄等周边地区实地采访,到最后成书,历时10年。“为了点明它的战斗性，所以就加上‘游击’二字，标题就改为《铁道游击队》了”。
就这样，长篇小说《铁道游击队》在真人真事的基础上，经过艺术加工和提炼，最终于1954年1月由上海新文艺出版社正式出版，并很快于1956年被改编成同名电影搬上荧幕，产生了全国性影响。
谈起刘知侠对枣庄的印象时，刘真骅说道：“他对枣庄有一种责任在其中。当想到牺牲的队员们，他就觉得对于自己来说是一种责任，也是为了这座英雄的城市。包括后来《铁道游击队》黑白电影拍摄时，编剧就是他编的。以及连环画中，刘知侠给作者写了信，到枣庄来深入生活。连环画中人民的动作、衣服，都是还原了当时的景象。”
