2000年开始配属东风4D型准高速客运机车，曾长期担当郑州至徐州、蚌埠、阜阳间的旅客列车牵引任务。2006年，京沪铁路及陇海铁路郑州至徐州段完成电气化改造后，郑州机务段增配韶山7E型电力机车担当郑州至上海的客运机车长交路。此后，随着郑州机务段先后增配HXD3型、HXD3C型电力机车，该段配属的东风4D型准高速客运机车亦逐步调往哈尔滨铁路局和南宁铁路局。2012年7月，郑州机务段的东风4D型准高速客运机车全部调出。武汉铁路局武昌南机务段于2000年代初开始配属东风4D型准高速客运机车，主要用于牵引武九铁路