6年至1980年，为了摸清北京型客运机车的技术经济性能，铁道部组织了多次的机车牵引性能试验。1976年4月，北京型客运机车完成了京广铁路长距离直达牵引运行试验，北京型3002号机车牵引16辆编组客车及备用的北京型3004号机车（总重904吨）运行于北京至广州间，往返运行共4728公里，连续运行102小时，并在单机牵引的情况下顺利通过信阳至广水间的长大坡道（上行线鸡公山至李家寨，下行线武胜关至孝子店）。1979年3月，北京型客运机车又在京包铁路北京至大同间进行牵引试验，北京型3058号和3065号机车双机重联