1号机车出厂后，随即开始进行10万公里运用考核，首先在上海铁路局管内的沪杭铁路、沪宁铁路、萧甬铁路、浙赣铁路等投入线路运行试验，并完成了机车振动试验，牵引性能试验和机车噪音测量，至1976年转往北京铁路局灵丘机务段，与NY7型柴油机车一同在京原铁路进行货物列车牵引试验。东方红4型机车在平道上牵引3970吨的货物列车时，最大平衡速度可达85公里/小时；在牵引定数1500吨、12‰长大坡道的情况下，平衡速度只比5000马力的NY7型机车低5公里/小时。2001号机车完成10万公里考核之后回厂进行了拆检，拆检结果