太行山隧道不允许内燃机车通过，Z15/16次列车与西安铁路局的Z19/20次列车互换车底，改用由BSP制造、供电制式为AC380V的25T型客车。
机车交路.Z15/16次列车在开行初期全程使用配属沈阳铁路局沈阳机务段的韶山9G型电力机车单机车、单司机直达。自2011年起，则使用由哈尔滨铁路局三棵树机务段向西安铁路局引进的东风11G型内燃机车担当牵引任务，以满足供电制式为AC380V的客车直供电需求。