为了适应中国西南地区山区铁路的货运需要，大连机车车辆厂于2000年在东风4D型货运机车的基础上，研制了东风4D型径向转向架干线货运机车。机车主要结构和性能都与货运型机车大致相同，最大运行速度为100公里/小时，但转向架换装了更为适合山区小半径曲线线路的两台三轴自导向径向转向架。
径向转向架增加了帮助轮对径向调整的蠕滑自导向、两端轴耦合转动机构，转向架两端第一轴和第三轴可以在车辆通过曲线的时候和轨道平行，每个轮对都可以根据线路实际情况做左右转向运动，当机车通过曲线时能自动减小轮轨冲角，适用于山区曲线多、半径小线路上的重载货运列车牵引。由于每台径向转向架比普通转向架重2.6吨，因此车体根据准高速客运型机车的结构进行了轻量化设计，以满足轴重23吨的要求。此外，又重新设计了牵引座、排障器、燃油箱等。 2000年，大连厂与德国西门子公司共同在东风4D型基础上研制的试验型交流电力传动内燃机车。只制造了两台，原本编号DF4AC 8001/8002，2001年两台机车变更编号为DF4DJ 0001/0002。
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