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第1編成は到着したその日のうちに編成として組成が行われ、[[基隆臨港線]]を[[台湾鉄路管理局R100型ディーゼル機関車|R100型ディーゼル機関車122号・123号]]の牽引によって輸送開始された<ref name="rn209-44"/>が、[[基隆駅]]を通過する際にプラットホームの外縁に1両目と4両目の床下の整流器カバーが接触し、立ち往生するという事態が発生した<ref name="rn209-46"/>。プラットホームの外縁を2~3センチメートルほど削るという対処の後、輸送は継続されたが、保護カバーには数センチメートルの擦過痕がついた<ref name="now121025"/><ref name="apple121026-1"/>。台鉄では、当該車両の七堵機務段での整備時に擦った部分を塗装で修復した上で、プラットホームの外縁部寸法について見直しを行い、その後の試運転の作業を容易にした。また、日本車輌からその後出荷される15編成(30ユニット)120両については、機器カバーの寸法を縮小し、以後このようなトラブルはなくなった<ref name="now121026"/>。同年10月26日には第2編成が同様に船から下ろされ、R100型122号・123号の牽引により輸送が、こちらは基隆駅を無事に通過し、七堵機務段に収容された<ref name="apple121026-2"/><ref name="apple121027-1"/>。
 
TEMU2000型は七堵機務段で整備を終え、通電試験などを行った後の同年11月5日から3ヶ月にわたる試運転が開始され、正式に台北機務段に配置された<ref name="rti121105y"/><ref name="udn20121106"/>。第1編成は2013年1月17日の試運転中に、[[泰安駅]]付近で時速150キロメートルの速度を記録している<ref name="rn211-57"/><ref name="china121105"/>。その後、TEMU2000型のその後の増備車両は、同年4月15日から<ref name="sina130427"/>同年12月19日までに<ref name="apple121230-1"/>9回に分けて台湾に到着し、その都度各種試験を行った後に営業運行に投入された。
 
その後、東部幹線の輸送力増強と、円安によってTEMU2000型購入予算の余剰が発生したことから、台鐵は2014年12月に、西部幹線の速達列車の実現と予約の取りづらさを緩和することを目的として、TEMU1000型とTEMU2000型を2編成づつ(計32両)を発注することを決定した<ref name="apple141228-1"/><ref name="apple141228-2"/><ref name="udn141228"/><ref name="cna141228"/>。TEMU2000型の増備車は2015年12月24日に台湾に到着し、TEMU2000型は合計19編成(38ユニット)152両となった<ref name="apple151224-1"/>。
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TEMU2000型の最初の2編成16両は、4ヵ月にわたり各種試験を行い、2013年2月4日に初めて報道関係者向け試乗会を行った。第2編成は2月5日は第三者機関の承認による営業運行の許可が下り、2月6日から樹林〰花蓮間の臨時列車で「新自強號」という名称による営業運行を開始した。TEMU2000型は同年の春節期間の臨時列車56本に運用され、出説期間が終わると自強號202、211、226、223、248、255次に運用されるようになった。第1編成は埔心平での踏切事故によって損傷したTEMU1000型の代替として4月中旬に第三者機関の承認による営業運行の許可が下り、4月26日から営業運行を開始した。2編成が運用入りしたことにより、同年5月1日からは226、223次がTEMU2000型の初の定期運用として運行されることになった。
 
第2陣の2編成16輛列車,於両は同年4月26日同時抵後,進行湾に到着、3個多的有關靜態及動態運轉測にわたる各種験を行った,已分別於7月12日と7月21日正式載客に営業運行,並同時配合暑假期間を開始した。また、求,自要が多い夏期、7月19日起加開每日開行的からは5264次、5265次、5266次,週一至週四が毎日運駛的、月曜日から木曜日までの5267次,週五至、金曜行駛的から日曜日までの5262次、5263次、5268次、241次、5269次的加班自強號増発列車に使用された<ref groupname="Nlibertytimes130427-1">{{cite news|url=http://www.libertytimes.com.tw/2013/new/apr/27/today-life2.htm|title=第二批普悠瑪來了…暑假前可望加入疏運|publisher=自由電子報|date=2013-4-271|accessdate=2013-05-03}}</ref>。
 
2013年9月25日のダイヤ改正では、第3・4陣の3編成24両が営業運行に投入され、樹林から花蓮の自強號で速達・半速達列車が増発された。平日は12本、休日は最大22本の列車が運行されるようになった。また、車体傾斜式車両の列車は40~50分間隔だったものが、30~40分間隔に時隔が短縮された<ref name="rn214-1"/>。
2013年9月25日進行年度列車時刻微調,配合TEMU2000型第3、4批合計3列24輛車陸續投入營運,大幅增開[[樹林車站|樹林]]至[[花蓮車站|花蓮]]區間的正班及加班直達、半直達自強號,平日至少開行12班次,假日最多開行22班次,也使得傾斜式列車的發車密度從現行每40到50分發一班,縮短至每30到40分發一班{{r|RN214a|group="B"|page=1}}。
 
2014年2月10日時刻調整,配合TEMU2000型第6批合計11列88輛車投入營運,將原本僅周末加班的6個車次追加為每日行駛,4個車次追加行駛日期,並增開春節期間就有出現的3個班次為周末加班車,加上將原本由TEMU1000型行駛的238、243次變更為TEMU2000型行駛,TEMU2000型行駛車次擴大為平日雙向行駛20列次,假日雙向行駛24或26列次<ref name="RT1" group="N">{{cite web|archiveurl=http://web.archive.org/web/20140403103523/http://www.cna.com.tw/news/ahel/201402090161-1.aspx|archivedate=2014-04-03|url=http://www.cna.com.tw/news/ahel/201402090161-1.aspx | title=台北往返花蓮 台鐵增班改點|publisher=中央社|date=2014-02-09|accessdate=2014-05-05 |language=中文}}</ref>。