HXD2型机车进行了互联互通模式的改进，实现多种机型混合牵引，方便行车调度指挥。2009年10月，HXD1、HXD2型机车混合牵引的2万吨和1.5万吨组合列车试验成功；2010年1月，两种机型混合牵引的2万吨组合列车在大秦线开行。2009年5月，京包铁路大同至包头区段完成电气化改造工程，湖东机务段HXD1、HXD2型电力机车交路也延伸至包头，单机担当包头西至湖东间的1万吨、5000吨煤炭列车的牵引任务，由太原铁路局、唿和浩特铁路局机车乘务员实行跨局轮乘，其中万吨级组合列车在唿和浩特西至集宁南间需要加挂一台包