关于列车员要求旅客写列车故障证明是否合法的问题，我们需要从法律的角度和实际操作层面来进行分析。

首先，从法律层面来看，并没有明确的法律规定要求旅客在列车发生故障时必须书写故障证明。列车故障的处理通常属于铁路运输企业的内部管理范畴，铁路部门有其自身的故障报告和处理流程。这些流程主要是为了确保列车运行的安全，及时记录和修复故障，以及为后续的改进和预防措施提供依据。

然而，在实际操作中，列车员可能会根据具体情况要求旅客提供一些信息或协助。例如，如果列车故障对旅客的行程产生了影响，或者旅客能够提供有关故障的直接观察或证据，列车员可能会请求旅客以书面形式（如填写故障报告表或书写情况说明）来详细描述故障情况。这种做法主要是为了更准确地了解故障发生时的具体情况，以便铁路部门能够更有效地进行故障排查和修复。

但重要的是要明确，这种要求并不是法律强制性的。旅客有权选择是否提供书面证明，而且即使旅客拒绝提供，也不应影响其正常的乘车权益。如果列车员以不合理的理由强制要求旅客书写故障证明，或者因此对旅客进行不当处理，旅客有权向铁路部门投诉并维护自己的合法权益。

综上所述，列车员要求旅客写列车故障证明并不是法律强制要求的，而是可能根据实际情况和铁路部门的管理需要而提出的请求。旅客在面对这种请求时，可以根据自己的意愿和实际情况来决定是否提供书面证明。如果遇到不合理的要求或处理，旅客应积极维护自己的权益。