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1956年8月，铁道部下属的科学研究院（即铁科院）在苏联专家的指导下编制了新中国首个铁路科技发展规划，指出要改变当时中国铁路牵引机车由蒸汽机车“一统江湖”的现状，内燃机车和电力机车才是未来机车动力的发展必然。
“技术政策的中心环节是牵引动力改革，要迅速地、有步骤地由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车上去”。
当时，作为全国铁路硬件设施较好、且客流量较大的京津铁路，算是当时中国铁路的一张名片，被称为“京津快车”。但是由于牵引机车性能的制约，旅客列车的普遍运行时速不超过70公里，乘坐由蒸汽机车牵引的旅客列车从北京到天津需要3个小时，这在蒸汽机车的年代自然不算慢，但在当时国外内燃机车已经大行其道的情况下“京津快车”若再不“与时俱进”那就必将名不副实。而且车内旅客为了避免蒸汽机车喷出的煤烟倒灌入客车车厢而不敢开窗，使得乘坐体验较差，所以对“京津快车”的升级换代呼声极高。
牵引旅客列车的蒸汽机车
不过，鉴于本国客运内燃机车底子极为薄弱，铁道部决定向社会主义兄弟国家求助，几经比较下来，认为匈牙利拥有较强的内燃机车研发技术，其为苏联研制的D型摩托内燃动车组可以成为较好的技术参考。
1956年9月，匈牙利人民共和国总理卡达尔·亚诺什率领匈牙利劳动人民党代表团出席中国共产党第八次全国代表大会，在这次访问中，卡达尔初步承诺向中国同志提供D型摩托内燃动车组的技术资料，帮助中国同志研制自己的内燃动车组列车。
卡达尔·亚诺什
1957年9月27日，卡达尔·亚诺什再度率领匈牙利人民共和国政府代表团访华、参加中华人民共和国建国八周年国庆活动。在这次访问中，中方如愿获得了D型摩托内燃动车组的技术资料，同时一个来自冈茨一马瓦格机车厂的专家小组访问了中国，双方就摩托内燃车组的技术和性能进行了深入愉快的探讨和交流，让中国的相关技术人员感到受益匪浅。
1957年9月27日第二次访华时的卡达尔
苏联铁道部D型内燃动车组列车
1958年起，随着“大跃进”运动在全国范围的展开，铁道部各主要机车制造和修理工厂纷纷掀起“争取生产内燃机车”的热潮。在这个大环境下青岛四方机车车辆工厂与大连机车研究所，上海交通大学、集宁机务段等单位于1958年7月30日组成联合设计组，正式开始用于北京至天津短途客运所用的柴油摩托内燃动车组列车的试制工作。
在之前对D型内燃车组图纸资料的研究过程中，中方认为D型内燃车组的单层两动两拖（每组车组由两台动力车和两台客车组成）模式最大的的短板就是载客量太少，满打满算只有360人，和动辄12节车厢，载客千余人的普通旅客列车相比差距极大，这不符合京津快车客流量大的实际需求。
因此，联合设计组创造性地采取双层两动四拖的模式，即每组车组由两台动力车和四台双层客车组成。动车组的计划运行时速为每小时120公里，可以将原本北京至天津的旅客列车的运行时间从3个小时缩短至1小时30分钟。这在当时是一个相当了不起的技术跨越，对中国铁路具有极大的吸引力。动力车设计代号为NM1（N代表内燃，M代表摩托），由联合小组亲手操刀试制；客车代号为SK1（S代表双层，K代表客车），由另一个小组在苏联专家的指导下试制。
1958年9月22日，第一组柴油动车组（两台NM1型动力车和四台SK1型客车）完成试制，此时距离开始试制的时间只过去了55天，堪称光速（然后这就成了这型动车组苦难一生的根源）。
东风型内燃车组的NM1型动力车
SK1型双层客车
一组完整的东风型内燃动车组示意图
内燃动车的车体高度和双层客车一致，车体坐落在两台二轴转向架上，前部的转向架为动力架，后部的转向架为从动转向架。车体从前到后分隔为司机室、动力室、冷却间、储藏间和餐厅。
动力车的心脏为两台山西柴油机厂生产的DV12A型四冲程直喷式高速柴油机（仿制的原型是大名鼎鼎的B-2型柴油机），单台输出功率为300马力。两台柴油机产生的动力经摩擦离合器、增速齿轮箱输入一组液力变速箱，然后由万向轴传动中间齿轮箱、经万向轴传动到动力转向架，再一分为二传到车轴齿轮箱上。每台动力车都设有重联装置，可以通过任意一端司机室同时操纵两台动力车，由设置在前端动力车上的一组10千瓦汽油发电机组来提供整列内燃车组的电力。理论上可以达到每小时120公里的结构时速，持续时速（机车能以最大功率持续运行的最低速度）为每小时30公里。
东风型双层摩托动车组的动力车侧面线图
作为拖车的SK-1型双层客车是中国铁路史上第一型双层客车，其设计极有特点：车门为双开门（后改为单开门），侧上车顶设有采光窗，上层使用下开式车窗，下层使用上开式车窗。双层部位占车体总长的五分之三，两端各五分之一的长度依然为单层（因为下面是定制的202型转向架），两端的单层部分各有一个盥洗室，一侧的盥洗室对面为列车员室，另一侧盥洗室的对面为锅炉房。两层客舱内使用16根通天柱来支撑车体的结构同时为行李架提供固定支架。
SK-1型双层客车原厂图纸
试制人员和苏联专家在SK-1型双层客车前的留影
客室里采用3+3座式座位布局，总共有198个客位（66个三人硬座座椅，分为22排，下层9排、上层13排），这样布置可使整列内燃车组的载客量达到792人，是D型内燃车组载客量的两倍。
SK-1型双层客车上层客室内部
试制成功的东风型内燃车组于1959年初被交付给北京铁路局北京内燃机务段（该机务段是中国铁路史上第一个实现内燃化的机务段），投入到京津铁路试用，负责担当“京津快车”的运营任务。
NM1型内燃动车和SK1型双层客车连挂编组后的留影
但是，试运结果却让原本对其寄予厚望的众人大失所望。在允许最高运行时速为160公里的京津铁路上，“东风”NM1双层内燃动车组的最高运行时速始终没超过每小时90公里，而当时预想其至少可以达到每小时100公里的编组运行时速。至于每小时120公里的理想期望时速则成了一个遥不可及的梦。
本厂长绘制的NM1内燃车组动力车二视图和SK-1双层客车侧视图
由于运行时速不达标（即便是90公里的时速也不能全程保持，全线运行的平均时速只有80公里多一些），“京津快车”名不副实，只能边运营边修改。但是，由于动力车是仅仅经过55天的试制就仓促上路的“早产儿”，身上有着海量的大小问题，除了速度不达标外，柴油机容易过热，脱轴、齿轮不咬合等毛病更是家常便饭。由于涉及仓促导致的先天不足，无法系统性地进行整改，只得头痛医头脚痛医脚，致使这些顽疾始终缠身，无法得到根治。NM1型内燃动力车成了彻头彻尾的失败设计，属于无论怎么改都扶不上墙的烂泥，唯有及时止损这一条路可走。
最终，铁道部忍无可忍，在1961年做出决策：让顽疾缠身的“东风”型双层摩托内燃列车组中的NM1型动力车提前停运报废。为了填补“京津快车”的空缺，铁道部决策向匈牙利人民共和国的冈茨一马瓦格机车厂订购四组（八台动力车，八台拖车）基于苏联D型内燃车组和捷克斯洛伐克M498.0型内燃车组为基础，再结合中方的适应中国铁路实际需要的要求进行重新设计的NC3型内燃车组来担当“京津快车”的运行任务（NC3型内燃车组的故事请看本厂长曾经驰骋在京津铁路上的时尚快车，NC3型内燃动车组在中国的故事一文）。
NC3型内燃车组
按道理说，“东风”型摩托内燃车组的故事到这里就应该结束了。但是，虽然NM1型内燃动车报废了，但是SK1型双层客车依旧可用，毕竟车龄才只有区区三年，贸然报废显然是极大的浪费。因此，已经生产出来的四台SK-1型双层客车被铁道部决策调拨给沈阳铁路局充当普通旅客列车车厢使用。但在此之前，需要进行一番“大手术”。
在前三年的试用中，SK-1型双层客车车厢受到的诟病不比NM1动力车少多少，主要集中在内部空间极为狭窄，通天柱又极大阻碍了原本就不宽敞的活动空间，此外通风系统不佳，车内空气质量差，尤其是客满的时候尤为如此。不过好在这都不是什么触及根本的大问题，四台SK-1型客车于1961年5月回到娘家四方机车厂进行改进。
1961年7月，四方机车厂完成了对SK-1型客车的改进，改进过后的型号被命名为SYZ（双层硬座车的缩写）型双层客车。具体改进如下：
SYZ型双层客车
1、改进了承载结构，取消了上下层立柱，改用下层拱形结构支撑上层结构，内部活动空间得以改善。
2、使用了新型UD1转向架，改善了制动性能。
3、车辆通风设计大幅度改进，上层采用了类似于德国客车所安装的自然通风器，而下层使用机械通风器。
德国客车所安装的自然通风器
原本的三人座座椅改为二人座，还增加了座椅之间的间距，避免了空间上的拥挤。不过，为了避免这一改动造成的载客量的“折扣”，所以在二人座靠过道的一侧加装了一个简易的折叠座椅，平时可作为扶手使用，超员时可放倒作为座椅使用。这样一来，车厢平时的定员数减少到128人，但算上“加座”可以增加到152人。
SYZ型硬座车下层和上层客舱，可见内部空间明显宽敞了不少
双层硬座车布置图
四台客车改动完成后经过铁道部验收合格，为了凑齐一组旅客列车的车厢编组，铁道部又授意四方机车厂再重新制造五辆全新的SYZ型双层客车，同时要求在SYZ型双层客车的基础上研制可躺式软座车、硬卧车、软卧车和行李发电车。四方机车厂不负使命， 在1961年年底之前完成了所有车型的研制和制造任务。
可躺式软座车被称为SRZ（双层软座车的缩写），基本结构与SYZ型硬座车相同，只是座椅换成了11组双座沙发式可躺软席座椅，定员88人，没有加座，一共制造了四辆。
SRZ型双层软座车
SRZ型软座车上层和下层客舱座椅
双层可躺软座车布置图
硬卧车和软卧车分别被称为SYW（双层硬卧车的缩写）和SRW（双层软卧车的缩写），基本结构相同，各制造了一台。区别在于：硬卧车共计20铺位，上层6个包间，其中中部4个包间采用2个双层铺位，两端2个包间采用1个双层铺位；软卧车共计16铺位，两端中部2个包间，采用1个双层铺位；下层6个包间，每间采用2个单层铺位。
SYW型双层硬卧车
双层软卧车布置图
行李发电车被称为SXT（双层行李车的缩写）制造了一辆，I位端配有小行李间与厕所，II位端配有两台40kW柴油发电机与操作间。中间端下层为大行李间；上层为乘务员宿营间，拥有五个四铺位敞开式硬卧间，共计20个铺位，另有行李员办公室和一个小型储藏室。
SXT型双层行李发电宿营车
双层行李发电车布置图
以上总共九辆SYZ、四辆SRZ、一辆SYW、一辆SRW和一辆SXT构成了一组完整的旅客列车编组，由沈阳铁路局沈阳车辆段执管于1962年投入到往返于北京至沈阳的11/12次旅客列车的运行中。在运行过程中暴露出了转向架结构强度不足的问题，经过改进后于1964年初转配给上海铁路局担当沪杭线93/94次旅客列车的运行中；1973年所有车辆加装了空调，但当年因为空调机的火灾导致一台车辆被烧报废。此外，由于发电车自带的电力不足以为空调供电，因此空调只能在列车停站的时候通过直接连接市电来使用，列车启动后空调就得关机并开窗，使得费心安装的空调在行车过程中完全成了摆设。
运用中的SYZ型双层客车
停在杭州站的SYZ型双层客车
1978年，剩余的十五台车辆投入到浙赣线的221/222次旅客列车的运行任务。至1981年四方厂停止对该型客车的厂修支持后，铁道部允许该型双层客车一旦不堪使用即可报废（报废原因为：底架钢板腐蚀严重，车体下层外墙外涨，车体中部下沉；转向架变形严重，行驶不稳；由于车体漏水导致绝缘性能严重下降，用电不安全；再加上已无备件使用）。至1982年，所有十五台车辆全部停止运营，封存后如今不知所踪。
1988年，第二代双层客车——25型双层空调客车试制成功，其设计几乎完全源自四方工厂与上海铁路局杭州分局根据第一代双层客车制造和运用的宝贵经验所提供的设想和建议。从这一点来看，这也算是“东风”型内燃车组无心插柳所得到的意外收获。
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