キハ45系はキハ20系の後継車として1966年に国鉄が開発した一般型気動車です。キハ45系には1台機関搭載で両運転台車のキハ23、片運転台車のキハ45、そして2台機関搭載で運転台車のキハ53があります。また、北海道用には1台機関搭載で両運転台のキハ24、片運転台のキハ46があります。
2エンジン搭載車と同一寸法とするため車体長は全車21300mmとしています。車体側面にはステップを装備した側扉が2ヶ所設置され、混雑時の乗降をより円滑にするため、北海道向け車両を除いて両開扉としています。運転台は高運転台とし、窓ガラスはパノラミックウインドウとなりました。本州向けの車両の側窓にはユニット窓が採用されています。貫通扉上には行き先表示幕が取り付けられています。なお、北海道向けの車両については、乗降扉は片開きとし、防寒のためデッキが設けられると共に、側窓は一段上昇式の二重窓となっています。
台車は気動車標準のDT22C/TR51Bコイルバネ台車です。エンジンは出力180PSのDMH17H、液体変速機はTC2AあるいはDF115Aを採用しています。
キハ45系は以下の車両で構成されています。
キハ23: 1台機関搭載両運転台車
キハ24: 1台機関搭載酷寒地向両運転台車
キハ45: 1台機関搭載片運転台車
キハ46: 1台機関搭載酷寒地向片運転台車
キハ53: 1台機関搭載両運転台車
車内はセミクロスシートで、シートピッチは1400mmとしており、キハ20系と比べて狭くなっています。また、全ての車両に便所を設置しています。
キハ45系が登場した頃には、気動車の需要も一段落していたため、179両のみの新製となりましたが、基本構造は後のキハ47系に引き継がれました。
なお、キハ56を両運転台に改造したキハ53 500番台やキハ58を両運転台に改造したキハ53 200番台も存在しますが、オリジナルのキハ53とは全く関係有りません。
キハ45系は国鉄の分割民営化によりJR各社に188両(キハ53 200番台、キハ53 500番台を含む)が継承されましたが、2003年に全車廃車となりました。
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