国鉄の分割民営化後、JR西日本はキハ120の投入を行ってきましたが、気動車の老朽化が進んでいることから、2000年にキハ126系を開発し、山陰線に投入しました。
キハ126系はトイレ付きの0番台とトイレ無しの1000番台を連結した2両編成を基本としていますが、状況により増結が可能となっています。車体は223系2000番台と同様、プレスされた部材と外板を突き合わせそれ自体が強度を保っている、いわゆる2シート工法を採用しています。車体表面にはビードがありません。車体両端にステップ付きの出入口が設けられていますが、乗務員用の扉は設置されていません。
台車は221系や207系で使用されている台車を基本としたWDT60/WTR244ボルスタレス空気バネ台車で、動台車と付随台車をそれぞれ備えています。なお、動台車は2軸駆動タイプとなっています。機関は高速化・高加速化を図るため、キハ187と同じ450PSのSA6D140-H-1を各車搭載し、変速機にはDW21が採用されています。補助電源は駆動用エンジンにより発電機を駆動しており、電車と同様三相交流440Vが供給できるようになったことから、電気システムは電車と同様になっています。ブレーキシステムは、電車と同様電気指令式が採用され、運転士の扱いは電車と同様になりました。
車内はセミクロスシートで、肘掛けや窓枠には木材が使用されています。空調機は20,000kcal/hのWAU707が1台、屋根上に設置されています。
キハ126系は2001年より山陰線で使用されてきましたが、2003年に追加製造される際に、様々な改良が加えられました。車体の外板はビードが復活すると共に床構造が見直され、防音・防振性能が向上しました。また、乗務員用の扉も設置されました。冷房装置は2台に増設されました。なお、2003年より両運転台のキハ121が加わりました。キハ121にもトイレが取り付けられています。
キハ126系は、現在山陰線の快速や普通として活躍しています。
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