Узкоколейный промышленный тепловоз ТУ4 с гидропередачей разработан институтом Гипролесмаш и Камбарским машиностроительным заводом. Тепловоз с осевой формулой 2-2 предназначался для работы на колее 750 мм при осевой нагрузке на рельсы 4,5 т. Серийный выпуск освоен в 1962 году.
В качестве силовой установки на тепловозе применён рядный 6-цилиндровый дизельный двигатель жидкостного охлаждения У1Д6-250ТКС3 с газотурбинным наддувом мощностью 250 л.с. при 1500 об/мин . На тепловозах опытной партии устанавливался радиатор охлаждения двигателя от трактора С-100, который был заменён радиатором от тепловоза ТГК. Двигатель, гидропередача и другое оборудование размещено под передним длинным капотом тепловоза.
Передача крутящего момента от дизеля к колёсным парам осуществляется посредством гидропередачи УГП-230 Калужского машиностроительного завода и карданных валов от тяжёлого карьерного самосвала МАЗ-525. Гидропередача состоит из гидротрансформатора ГТК-II и двухступенчатой реверсивной коробки передач. На первых образцах блок насосов гидропередачи размещался на консоли под рамой тепловоза, а начиная с 2500-х номеров его стали устанавливать на корпусе гидротрансформатора.
Тележки тепловоза - челюстные, с четырьмя пружинами подвески и двумя резиновыми блинами на буксу и гидравлическими амортизаторами от грузового автомобиля ГАЗ-51. Главная рама тепловоза опирается на восемь боковых скользунов, по четыре на каждой тележке. Центральная шкворневая пята служит для передачи продольных и поперечных нагрузок.
Кабины тепловозов ТУ4 первых выпусков обшивались внутри фанерой, которая позже была заменена перфорированным алюминиевым листом. Приборы управления тепловозом скомбинированы на "столе управления", а изменение направление движение и управление двигателем производится с помощью одного из двух штурвалов, расположенных на левой и правой боковинах "стола". На тепловозах первых выпусков на внутренней стороне дверей крепились откидные скамейки, заменённые впоследствии сиденьем машиниста. Под задним капотом размещены аккумуляторные батареи и ящик для инструмента. За годы выпуска внешний вид кузова постепенно менялся.
Тепловозы ТУ4 серийно выпускались до 1974 года, когда они были заменены тепловозами ТУ7. Всего было построено 3138 тепловоза.
Представленный тепловоз ТУ4-1984 1969 года выпуска работал на Переславской железной дороге. В мае 2003 года провёл последний пассажирский поезд по маршруту Переславль - Купанское.
Краткие технические характеристики тепловоза ТУ4:
Служебный вес - 18 т
Габариты - 8400 х 2650 х 3295 мм
База тележки - 1400 мм
Расстояние между шкворнями тележек секций - 4600 мм
Конструкционная скорость - 50 км/час
Скорость при продолжительном режиме - 8 км/час
Сила тяги при продолжительном режиме - 4,5 т
Минимальный радиус проходимых кривых - 40 м
Ёмкость топливного бака - 470 л
Запас песка - 420 кг