HXD2B型机车采用中间走廊，整体独立通风系统，分布式微机控制系统，实现逻辑控制与自诊断功能，IGBT功率模块变流器，异步牵引电动机，牵引电机采用滚动抱轴式悬挂装置，牵引控制装置采用独立轴控方式，单轴功率为1600千瓦，总功率9600千瓦，可牵引8000吨货运列车，最大运行时速达120公里/小时。轴式Co-Co。
机车采用交—直—交电传动系统、25kV/50Hz的电压制式，与既有交—直传动机车相比，具有恒功范围宽、轴功率大、黏着特性好、功率因数高、谐波干扰小、维护率和全寿命运营成本低、运营安全可靠、适用范围广等优点。机车可实现单机牵引1万t重载列车，通过远程重联可实现双机牵引2万t重载组合列车的运行模式。
机车主要由以下几个子系统有机构成：由受电弓、真空主断路器、避雷器、高压隔离开关、高压电压互感器、高压电流互感器、主变压器、IGBT四象限整流逆变装置、交流异步电机等组成的主电路系统；由辅助变流装置、充电机、辅助电机等构成的辅助电路系统；基于WorldFIP网络通信技术的微机网络控制系统；Eurotrol电空制动系统；贯穿在各子系统内的独立通风冷却系统；由机车运行监控装置、信号设备、Locotrol远程重联控制装置和可控列尾装置、无线电台等组成的列车安全运行控制和监测设备；高强度车体及附属装置；高黏着、低动力作用转向架；机车独立生活间、工具柜、机车配重等附属装置。在机车的标准配置中，机车整备重量为184t，对应轴重为23t；加上机车配重轴重可以增加到25t，机车整备重量为200t，以便发挥更大的黏着牵引力。
从2006年开始，中国北车集团大同电力机车与阿尔斯通公司展开HXD2B型机车项目的谈判招标。铁道部于2007年3月12日与大同电力机车及阿尔斯通公司签订采购协议，订购500辆电力机车，合同总值113亿元人民币（约11亿欧元），包括机车采购合同、技术转让合同、进口零部件采购合同和技术服务合同等四个相互关联合同，其中阿尔斯通在此协议中所占份额约为3.1亿欧元。是大同电力机车继2005年与阿尔斯通公司联合设计、引进技术、制造180台大功率交流电传动八轴HXD2型电力机车之后的第二次合作。 首辆机车于2009年在法国贝尔福工厂完成制造。
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