乌兰乌德、与西伯利亚铁路相连、途经蒙古首都乌兰巴托、南至中蒙边境扎门乌德的蒙古纵贯铁路（，或称中蒙铁路）也于1955年底修通，至此中蒙两国铁路接轨。1955年12月26日，开行北京到蒙古首都乌兰巴托的直通旅客列车。1956年1月4日，由北京经乌兰巴托到莫斯科的3/4次（今K3/4次）直通国际旅客列车开始运行，列车均需要在集宁换轮库换轮，而国际联运货物换装则在集宁北站进行。但在1960年代中苏交恶，为防止苏联经铁路越过国境进行“突击”，1965年10月，中国将集二铁路全线改为标准轨距，而换轮库也随之迁到二连。