Las locomotoras de la serie 353 fueron empleadas en varias ocasiones para realizar pruebas de Alta Velocidad.
Asi la locomotora 353-005 (VIRGEN DE LA BIEN APARECIDA) alcanzó el 20 de Mayo de 1972 los 222 km/h remolcando un tren Talgo III en las proximidades de Yunquera de Henares (Linea Madrid-Barcelona).
El día 4 de Mayo de 1978 la locomotora 353-001 (VIRGEN DE LOURDES) llegó a los 230 km/h con un tren Talgo Pendular entre Criptana y Rio Záncara (Linea Alcazar de S. Juan a Alicante) estableciendo por aquellas fechas el record mundial de velocidad con tracción diesel.
En ambos casos, en estas locomotoras sólo habian sido modificadas las relaciones de engranajes.