Sju ryttare i peloton korsade med säkerhetsbarriären ner, men var inte sanktionerade för att bryta rasregler.
Sir Bradley Wiggins slutade 18:e i sitt sista lopp för Team Sky, 31 sekunder efter den tyska vinnaren John Degenkolb.
"Det är den vackraste tävlingen i världen och vi blir besvärade av ett tåg," sade franska mästare Arnaud Demare.
"Det här måste tas om hand, det var farligt. Vi gick igenom, men det var nära."
En ryttare från Belgiska Lotto laget klipptes av en barriär som kom ner sekunder innan 60kph tåget rusade förbi.
Tävlingsarrangörerna sa att pelotonen var 10 meter från barriären när den började stiga ner och att de ledande förarna "inte kunde stanna under säkra förhållanden".
En polis motorcykel stoppade resten av flocken, innan organisatörerna av 151-mils race saktade ner ledarna för att låta flocken komma ikapp.
Tidigare brittisk mästare och olympiska spår medaljör Rob Hayles, kommenterande på BBC Radio 5 live sport extra, sade: "Det kunde ha slutat i katastrof.
"Man kunde se ryttare nippa över men tåget saktade inte ner."
En liknande händelse inträffade förra året, men det påverkade bara de åtta männen i utbrytningen.
2006 diskvalificerades tre ryttare som jagade en ensam utbrytning av den slutliga vinnaren Fabian Cancella efter att ha korsat en järnvägslinje efter att barriären var nere.
Flera Paris-Roubaix ryttare var sekunder från att bli påkörd av ett tåg när de tävlade över en järnvägskorsning medan en TGV närmade sig.