密—嘉峪关间的旅客列车牵引任务。2006年，乌鲁木齐铁路局撤销哈密机务段，整体并入乌鲁木齐机务段。此后，库尔勒机务段亦曾配属东风4D型准高速客运机车。北疆铁路和兰新铁路全线分别于2011年和2012年完成电气化后，乌鲁木齐铁路局的东风4D型机车主要用于奎北铁路（奎屯—阿勒泰）、南疆铁路（吐鲁番—喀什）、喀和铁路（喀什—和田）。2015年，南疆铁路吐鲁番至库尔勒第二双线开通后，东风4D型机车的运用范围进一步收缩。2018年，鱼焉铁路（老南疆铁路天山段）恢复开行库尔勒至和静的快速旅客列车，使用乌鲁木齐机务段的东