Наибольшее распространение получили поезда с удлиненными полуприцепами 137Б, которые применяли для транспортировки длинномерного вооружения новых ракетных комплексов и установки вместительных кузовов-фургонов со специальным оборудованием. В процессе их эксплуатации проявлялись многочисленные недостатки, относившиеся в основном к сложной и весьма капризной гидросистеме высокого давления, к рассогласованности работы колес под нагрузкой и при торможении. В первой половине 1970-х годов на БАЗе был разработан проект аналогичного автопоезда ЗИЛ-137М с механическим приводом колес полуприцепа, который впоследствии был переименован в БАЗ-3405-9366.
Военное применение автопоездов ЗИЛ-137
С момента начала разработки автопоезда ЗИЛ-137 его главным назначением являлась работа в качестве транспортной машины для хранения и доставки на боевую позицию ракет ЗРК 2К11 «Круг», получившей впоследствии индекс 9Т226. В этом качестве уже в 1963 году прошел испытания первый опытный образец автопоезда с полуприцепом 137Б. В последующие годы на его основе были созданы новые транспортные машины 9Т227 и 9Т222 ракетных комплексов 2К12 «Куб» и 9К79 «Точка» соответственно, а также подвижный хлебопекарный блок АХБ-2,5.
9Т226 – транспортная машина самоходного гусеничного ЗРК 2К11 «Круг» средней дальности войск ПВО. С 1963 года устанавливалась и испытывалась на шасси активного автопоезда ЗИЛ-137 с полуприцепом 137Б, в ноябре 1964 года принята на вооружение. Использовалась также как транспортная машина модернизированных систем «Круг-М» и «Круг-М1», принятых на вооружение в 1971 и 1974 годах соответственно.
9Т227 – транспортная машина самоходного ЗРК 2К12 «Куб» средней дальности системы ПВО на специальном гусеничном шасси ММЗ. В 1964 году была смонтирована на полуприцепе 137Б, испытана и в январе 1967 года поступила на вооружение, заменив модель 9Т22 с тягачом ЗИЛ-157КВ-1. Служила для одновременной доставки шести ракет на ложементах или в контейнерах, закрывавшихся сверху маскировочными и теплозащитными тентами-чехлами.
9Т222 – транспортная машина ТРК 9К79 «Точка» на активном полуприцепе 137А для доставки двух полностью снаряженных ракет в специальных герметизированных теплоизолированных металлических контейнерах 9Я234 или четырех головных частей (боеголовок) в контейнерах 9Я236 с теплозащитными чехлами. Опытный образец был собран и испытан в 1971 году, в вооруженные силы поступал с 1976 года.
АХБ-2,5 – автомобильный хлебопекарный блок с суточной производительностью 2,5 т хлеба, смонтированный в кузове-фургоне К-137Б2 на активном полуприцепе 137Б. Разработан Центральным продовольственным управлением (ЦПУ) Министерства обороны СССР и служил для выпекания хлеба и хлебобулочных изделий в процессе движения автопоезда или на стоянке в полевых условиях. На вооружение принят в 1970 году и с 1975 года выпускался брянским военным заводом № 111. В кузове размещалось хлебопекарное оборудование (печь, тестоприготовительный агрегат, дозатор и просеиватель муки, шкафы, воздуходувка с пневматическим продуктопроводом и др.), а также емкости для топлива и воды с электронасосами. В разных условиях работы все они получали энергию от автономной бензоэлектрической установки АБ-8-Т/230М или электростанции ЭСД-20-ВС/230, а также от внешней электросети напряжением 220 или 380 В. Длина автопоезда составляла 14 820 мм, снаряженная масса – 19 150 кг, полная – 19 450 кг.