为满足对客运柴油机车的需求,北京二七机车车辆工厂在北京型6001号机车基础上,于1970年8月26日设计试制出首台3000马力的北京型液力传动客运柴油机车,车号3001。机车采用单机组结构,装用一台12V240ZJ型柴油机和液力传动装置,机车轴式 B - B。1971年至1973年间,二七厂生产了数台北京型客运机车,交付北京内燃机务段试用,由于柴油机存在严重质量问题(燃烧压力高、排气温度高、排气冒黑烟甚至喷火,当时俗称“二高一黑”),北京二七机车机车厂在铁科院、北京大学、大连所、戚墅堰所的协助下,对12V240ZJ型柴油机进行试验和改进,并于1974年解决相关问题,同年9月通过鉴定,转入批量生产。1975年6月,北京二七机车车辆厂停止修理蒸汽机车业务,转为内燃机车专业制造厂,开始批量生产北京型客运机车。
北京型6001号机车是北京系列机车的首车,机车采用双机组结构,装用两台12V240ZJ型柴油机和液力传动装置,总功率达6000马力,采用轴式 D - D,是迄今世界上单节功率最大的液力传动内燃机车。出厂后在丰台机务段试用,曾在京广铁路丰台西至石家庄间进行牵引货物列车的试验,但当时柴油机和液力传动箱的性能和可靠性存在问题,不久之后就暂停了牵引试验。1977年,北京二七机车车辆厂以北京型客运机车为基础,对6001号机车进行重大改造。除液力传动系统、车体、转向架保留外,全部进行重新设计和换装。1978年改造完成后开始投入运用测试,试验结果显示,北京型6001号机车牵引能力大,且尚有一定的功率储备,能满足在平原地区以80公里/小时速度牵引4000吨货物列车的要求,并能够牵引2700吨货物列车以36公里/小时速度通过8.1‰坡道;即使其采用D-D轴式,四轴转向架的轮缘磨耗量也与运行于相同区段的ND4相近。1979年完成运行考核后,配属丰台机务段投入运用;至1981年6月,又改配属石家庄机务段投入石德铁路运用,后来去向不明。