HXD1D型電力機電氣系統採用自主研發的臥式牽引變壓器、大功率IGBT構成的主輔一體化牽引變流器、三相異步牽引電機和分佈式網絡控制系統，結合多重四象限和單軸控制技術手段，具有系統先進、技術成熟、性能優越、節能高效等特點。
機車採用自主研發的DK-2制動機，可與目前我國電力機車裝用的制動機進行互換，技術上實現統一，能有效的降低機車制動系統的維護檢修成本。
車體採用整體承載結構型式，進行了輕量化設計，提高了車體承載結構的可靠性，達到了目前國際先進水平。
自主創立了快速客運C0-C0軸式大功率交流傳動轉向架平臺，首次在三軸轉向架上採用先進的彈性架懸技術，具有高粘著利用和良好的動力學性能，實現了高壽命、高可靠性和高平穩性。
機車安裝了車載安全系統（6A系統），具有空氣制動監測、防火監控、高壓絕緣檢測、列車供電監測、走行部故障監測和視頻監控及記錄功能。
採用獨立通風方式，保證了機車機械間微正壓和清潔的工作環境，提高了電器部件的壽命和可靠性。
司機室整體設計符合人機工程學，體現了以人為本的設計理念，突破了機車司機室以往的笨重、粗獷等傳統設計模式，使操縱檯整體設計及司機室精細化內裝飾設計達到最優化，凸顯了司機室的美觀、舒適、環保等特點。
主要技術參數：
電流制 25kV/50Hz
軸式 Co-Co
軸重 21t
電傳動方式 交-直-交
最高運營速度 160km/h
輪周牽引功率 7200kW
起動牽引力 420kN
持續制牽引力 324kN
持續速度 80km/h
牽引恆功率速度範圍 80km/h～160km/h
電制動方式 再生制動
最大再生制動力 210kN
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