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為實現專運內燃機車的更新換代，2001年5月鐵道部給戚墅堰廠下達了在東風11型準高速客運內燃機車的基礎上，研制東風11Z型專運內燃機車的任務。6月15日通過了鐵道部運輸局裝備部主持的機車方案設計評審，又于7月19日通過機車技術設計評審，并于8月16日下達機車設計任務書。戚廠根據設計任務書的各項要求，將可靠性放在首位，同時盡量采用東風11型機車的成熟技術和成熟部件，關鍵部件采用進口部件，于2001年10月中旬完成施工設計，10月開始生產，12月至2002年2月間完成總裝，2月-3月間完成水阻、廠線、正線運行等常規實驗，3月底機車通過驗收，交付北京鐵路局運用考核。
機車由兩節機車重聯牽引。每節機車只設一個司機室，取消機車II端的的司機室而改為輔助室。兩節機車間設有通過臺，并在兩節機車對接處采用膠囊式密封風擋連接。
至2003年3月，三組專運機車全部交付使用。2006年5月24日，戚墅堰廠研制生產的
DF11Z-0003A/B重聯機車在北京機務段。DF11Z型專運內燃機車通過由南車集團組織的科技成果審定。目前DF11Z型機車，共計4組，車號0001A、B~0004A、B。
因研發初期，其某些部件可靠性尚無法超過專運處原有的德制NY6機車，該車在配屬運用單位的早期僅遂行一般客運任務，少數情況下遂行專運任務?，F因全部四組DF11Z機車均已完成試軸里程，全部四組DF11Z機車已經可以正式遂行專運任務。
目前DF11Z機車運行在北京-秦皇島線路上。Y509次旅游列車，或T5687次特快列車（二者必有一列本務是它）
機車配屬：中國鐵路總公司專運處
歷史使命：金正日專列本務
DF11Z型機車是雙節組合式準高速專運機車，標稱功率2X3040KW，最高速度160km/h，持續速度65.6km/h，持續牽引力2X160kN，軸式2（C0-C0），軸重23t，通過最小曲線半徑145m。