キハ17系を置き換えるために製造されたキハ40系は、幹線での使用を考慮していたため重装備になっていました。そのため、国鉄は地方交通線用として製作費、動力費、保守費の低減がはかれる車両を検討した結果、量産先行車としてキハ37が製造されました。
キハ37は片運転台車で、片側2扉の普通鋼製車体です。後位側の扉は車体中央寄りに設置されています。車体の大きさはキハ40系と比べて一回り小さく、車体長は20,000mm、車体幅は2,928mmになりました。
台車は廃車発生品を再利用したDT22E/TR51Dコイルバネ台車としています。
機関は新潟鐵工所の船舶用機関を鉄道車両用に設計変更した出力210PSのDMF13Sで、直接噴射式を採用しています。なお、液体変速機は廃車発生品のTC2A/DF115Aです。
車内はロングシートで、キハ37 0番台は便所を設置しています。
キハ37形は全車非冷房車として落成しましたが、国鉄の分割民営化後JR西日本は1994年にAU34を、JR東日本は1998年にAU26を取り付け冷房化しました。また、JR西日本は機関をSA6D125H-1に、JR東日本はDMF14HZにそれぞれ換装しています。
キハ37は加古川線や久留里線のローカル輸送に使用されていましたが、2012年に全車廃車となりました。
キハ37は5両の量産先行車のみで製造が打ち切られましたが、キハ37で初めて採用されたDMF13Sは横型機関に改良されて、後の新型気動車に多数採用されています。
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