疲劳试验室设有SCHENCK 1000kN型往复疲劳试验机、IST 8802型250kN往复疲劳试验机和IST SCHENCK型64kN.m扭转疲劳试验机，采用集中液压泵站供应28MPa的液压工作油，通过PLC数字控制器以及计算机控制系统控制，实现对试验部件加载载荷和位移控制，完成疲劳试验。试验部件的工作应力可以通过应力和应变检测进行测量，试验结果可以通过专用技术软件进行数据分析。
疲劳试验室可按照相应的技术标准和试验规范，完成机车及柴油机各种零部件的往复式或扭转式的疲劳试验，试验能力为：最大往复力可达±1000 kN，扭转力矩可达 ±64kN．m，最大位移可达±150mm，试验频率最高100Hz。
疲劳实验室自1985年建立以来，先后完成了机车柴油机连杆、曲轴、主轴承螺拴、组合活塞连接螺栓、活塞裙等部件的疲劳、动应力等试验工作，还利用疲劳试验机开展了散热元件的振动疲劳试验。这些试验为提高机车部件使用寿命，改进零部件的结构，提供了可靠的科学试验数据。