「電気式」気動車のキハ09も動力伝達方式が液体化が決定してからは厄介者扱いをされることになり、保守や運用上の点から他の形式に改造されることになりました。こうして登場したのがキハユニ15です。キハ09は3扉車であったためこれを利用した部屋区分にし、前から荷物室・郵便室・客室の順に配置して前の扉を荷物室用、真ん中の扉を郵便室の扉、後ろの扉を客室用としました。また、「電気式」は保守や性能上好ましくないため液体化されることになりました。エンジンは客室側、すなわち後ろ側に設置されるという珍しい方式となりました。動力台車はキハ17などに使用されているDT19ではなく、もともと使用されていたDT18を改造したDT18Bとし、従台車は若干改造をして流用しています。
また、キハ09のライバル(?)であったキハ15も構造上、運用上の問題から改造されることになり、ほぼ同様の改造をして16以降に編入され仲良くキハユニ15を名乗ることになりました。当初、前面は改造されなかったためすべて非貫通の湘南型のまま登場しましたが、運転上好ましくないところがあり、一部はキハ17などと同様の貫通型の運転台に改造されました。改造された車輌は1・4・11・14・16です。また、3は長いスカートを一部残したまま、窓を一回り小さくするといった改造をしています。
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