京东机务段配属首批20台ND5型机车，0003号机车为首台投入运用的ND5型机车，到达南京东机务段并安装中国铁路机车信号、自动停车装置、列车无线调度电话等设备后，于1984年10月15日在沪宁铁路首次担当货物列车牵引任务。南京东机务段的ND5型机车投入津浦铁路运用后，该段的货运机车交路由南京东至蚌埠东延长至徐州（当时徐州铁路枢纽正在进行扩建改造工程，新建的徐州北编组站于1990年建成运营），同时改变了以往一直保持的机车包乘制度，由蚌埠机务段支配部分机车实行长交路轮乘制，南京东至蚌埠东之间由南京东机务段司机值