配属38台东风4D型货运机车，主要用于牵引湘桂铁路柳州南至桂林西间的货物列车。上海铁路局于2004年至2005年间订购了20台东风4D型货运机车（4188～4197、4217～4226），配属芜湖机务段并投入华东第二通道运用，主要用于牵引宁铜铁路及淮南铁路的4000吨货物列车。2006年3月，上海铁路局调整管内运输生产力布局，芜湖机务段与合肥机务段合并为合肥机务段。2007年，随着合肥机务段和阜阳机务段开始配属大批ND5型柴油机车，这批东风4D型货运机车被调往上海机务段，用于牵引沪宁铁路及沪杭铁路的摘挂