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为了满足中国铁路对准高速客运柴油机车的需求,大连机车车辆厂在1998年与西南交通大学等合作,基于东风4D型的半悬挂转向架,开发出了全新的准高速全悬挂转向架。1999年,中国铁道部下达了研制全悬挂转向架的东风4D型准高速客运机车的任务。同年5月,设计方案通过审查后,开始进行施工设计和试制。首台3001号准高速机车于10月13日竣工,主要负责牵引快速列车,最高运行速度可达170公里/小时。
首两台机车(3001和3002)试验性采用了大连厂与英国里卡多公司合作研发的16V240ZJE柴油机,功率提升至3310千瓦。然而,由于耗油量高和冷却能力不足,后来机车改用16V240ZJD型号,功率降至2940千瓦。机车配备了轮对空心轴全悬挂转向架、电空制动系统和全封闭电器柜,以及ZD106型牵引电动机和改进的齿轮传动比。此外,制动系统、通风系统和车体结构也有所改进。
3001号机车经过试验,最高速度达到190公里/小时,随后在北京和沈山、沈大铁路进行性能测试。11月,该车加入沈阳铁路局沈阳机务段,负责牵引沈阳至大连的快速列车。后续的3001至3340号机车批量生产,主要配属多个铁路局,如南昌、上海等,部分机车还进行了标准化改造。青藏铁路公司和集通铁路公司的机车有特殊配备,如集通铁路的机车采用适应坡度较大路段的150公里/小时牵引齿轮传动比。
准高速型和提速型的车身涂装有明显区别,但配属西宁机务段的两型机车涂装相同,仅通过编号来区分。爱好者们有时将东风4D型准高速客运机车昵称为“花老虎”或“DF4DK”,但后者并非官方正式命名。
东风4D型内燃机车是一种以成熟设计、成熟技术和成熟零部件集合而成的最新产品。种机车装用的是具有世界先进水平的16V240ZJD型柴油机。柴油机装车功率2940KW,机车标称功率2425kW。东风4D型内燃机车转向架采用结构合理耐久可靠的成熟技术。牵引电动机用滚动轴承抱轴安装。关键零部件从国内外厂家择优选购,提高了机车性能和运用可靠性。机车厂修期为90万公里。这种东风 4D型内燃机车的最大运行速度可达到145km/h。