原因的机车的设计性能参数没有按照干线调车的要求而制定，设计构造速度较高（62公里/小时），但机车粘着重量不足（60吨）。1975年，资阳内燃机车厂根据这些意见对机车进行改进设计，包括提高整备重量、增设工况齿轮箱、改善设备布置等，于1976年研制了东方红5型柴油机车，大幅提升了机车的调车性能。1970年代后期，云南省境内的昆河铁路、昆石铁路等米轨铁路开始向内燃化过渡。1977年，四方机车车辆工厂在东方红2型柴油机车的基础上，研制成适用于1000毫米轨距的东方红21型柴油机车。机车装用一台12V180ZJA