JE型柴油机进行了4,500马力（3,310千瓦）和4,000马力（2,940千瓦）两种功率状况下的测试，随后又在沈山铁路上进行了单机紧急制动距离试验，期间最高试验速度达到190.8公里/小时。1999年11月初，铁道部产品质量监督检验中心在沈山铁路和辽溪铁路上，对东风4D型3001号机车进行了动力学性能试验，测试机车的运行安全性、平稳性及主要部件的动载荷特性。1999年11月5日起，东风4D型3001号机车配属沈阳铁路局沈阳机务段投入运用考核，用于牵引沈阳至大连间的“辽东半岛号”快速列车，每天往返一次走行