La livraison des RRR (rames réversibles régionales) entraine un besoin accru en locomotives BB 8500. Or, ces dernières sont surpuissantes, avec presque 3000 KW, et très utiles en service marchandises. Après quelque essais, il est décidé de transformer une partie des BB 9400 qui sont en cours de radiation. Outre un passage en révision générale, un automate programmable permettant de piloter en réversibilité la machine est installé, et les pupitres de conduites sont totalement refaits.
Les BB 9601 à 9640 sont toutes peintes en gris béton à motifs oranges, livrée déjà vue sur les dernières BB 9400 révisées. Les 9641 et 9642 ont une livrée très originale, proche de celle du TGV Atlantique, avec les blasons de la ville de Tours. Toutes ont des toitures hautes, y compris les quelques unes issues de la première sous série (9401 à 9435), qui ont récupéré des cabines d'engins plus récents.
Au fur et à mesure des transformations, les BB 9601 à 9640, affectées à Avignon, apparaissent en service TER dans les régions Midi Pyrénées, Languedoc Roussillon, Rhône Alpes et PACA. Elles sont utilisées aussi bien avec des RIO ou RRR qu'avec des rames tractées ; les services marchandises, seules ou en UM avec une autre 9400 ou 9600, sont rares et finalement interdis à partir de 1999, suite à de nombreux problèmes d'échauffement des rhéostats.
Les BB 9641 et 9642, munies d'une livrée spécifique, sont utilisées exclusivement sur les navettes Tours - St Pierre des Corps à partir de 1990, avec des rames RIO 90 spécialement modifiées. Elles sont radiées en 2005, remplacées par des Z 5300, mais sont brièvement remises en service pour la région Rhône Alpes, manquant de matériel.
La livraison des Z 23500 à partir de 1998 commence à faire diminuer leur activité ; à ce moment, les engins TER Rhône Alpes sont mutés à Vénissieux. Le retrait des voitures USI et RIB 70, suite à la livraison de matériel automoteur, entraine par conséquent celui des BB 9600. Les derniers engins sont radiés en 2008 et rapidement expédiés chez les démolisseurs de Culoz et de Baroncourt (aucun n'a été conservé).
| Année | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 |
| Transformations de BB 9400 | 7 | 19 | 12 | 4 |
| Parc total en fin d'année | 7 | 26 | 38 | 42 |
| Année | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 |
| Réformes | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 9 | 7 | 8 | 12 | 3 |
| Parc restant en fin d'année | 41 | 39 | 39 | 39 | 39 | 30 | 23 | 15 | 3 | 0 |