気動車
ディーゼル動車(ディーゼルカー)は、熱機関にディーゼルエンジンを搭載した気動車である。燃料は現代のディーゼル動車では軽油が用いられている。また、一部の鉄道会社においてバイオディーゼル燃料が試験的に導入されている。
歴史的に見ると日本における気動車用ディーゼル機関は、4ストローク式が主流で、かつての私鉄における少数の例外を除き、2ストローク式の採用例はほとんど見られない。
現在営業運行に供されている日本の気動車では、車体床下台車間に機関を搭載している。過去においても機関の搭載場所は床下が主流であったが、初期には単端式気動車のように自動車に倣って車輌端に機関を搭載した車輌も多く、車体内床上に搭載した車輌(キハニ36450形)や台車に搭載した車輌(長門鉄道キコハ10など)も少数ながら存在した。サハリンの鉄道向けに日本で製造された車両も厳冬期のメンテナンス性の観点から車体内に機関を搭載ししている。
車体は、床下に架装されるエンジンと変速機、燃料などの重量や動揺に対応するため台枠強度を上げてあること、遮音・吸音に配慮されていること以外には一般的な客車や電車と大きく変わるところはない。出力面での制約を補うため、概して軽量化への志向が強い。日本国内では客車時代の基準でプラットホームの高さが低いままの地方線区での使用が多く、乗降口にステップを備えている車両が多かったが、バリアフリー化のため近年は運用線区のホームをかさ上げしてステップをなくしたものも出てきている(JR四国など)。信楽高原鐵道の車両には、低床化を行って段差をなくしているものもある。
元々1920年代から1930年代にかけて、電化私鉄がコスト対策からガソリンカー併用を行った先駆例が複数存在するが、新型レールバス出現後の1980年代以降の電化路線の気動車化では、名古屋鉄道の一部路線(現在は路線廃止)、近江鉄道(現在は電車運転)、くりはら田園鉄道(現在は路線廃止)といった例がある。最もこれらの試みは、気動車のランニングコストが電車より高いことに加え(これには、国鉄やJRのように車両やその部品をまとまった単位で発注できないという点も大きい)、電車と気動車で保守・整備に必要な要員の技能・知識がほぼまったく異なること、追加の地上設備も必要となるため、成功したとはいい難く、名鉄と近江では結局電車に回帰し、その他はどの路線も廃止か、廃止の対象となりうる水準の収支状態となっている。
なお、肥薩おれんじ鉄道、えちごトキめき鉄道日本海ひすいラインにおいても気動車運行に転換しているが、これは架線などの設備維持費を負担しない(貨物調整金を前提にJR貨物が負担する)ための対策で、前記の例とは事情が異なる。一方、ランニングコストと既存設備活用を重視してイニシャルコストの高い交流用電車の導入に踏み切った青い森鉄道は、赤字ではあるものの青森県が継続して支援可能な水準の収支となっている。
また、JR北海道の自社単独で維持不可能な路線など、経営が厳しい鉄道事業者では鉄路維持が出来ない事情に加えて、ディーゼルエンジンが環境面での改良により環境面でも問題は軽減した事から、きめ細かなバス・サービスの展開でハード面のコストが少ない代替バスや循環バス・コミュニティーバス・ジャトルバス・デマンドバスに転換する事で鉄道運行でのコスト軽減や環境影響を軽減する面からバス代行の動きもある。
直接的な運転経費では動力費や保守整備費用で電車に劣る反面、発電所・変電所・架線など車両を動かすための電力系統の地上設備は不要である。輸送量が小さい路線において運用される場合、総合的に見ると経済的で環境負荷も少ない。こうした特徴を利点として、東京横浜電鉄(現在の東急電鉄東横線)がキハ1形を導入したケースのように、電化線において変電所強化なしで列車増発を実施する目的で気動車を採用する事例が存在した。
編成として機能する特急形を除き、気動車は多くの場合1両ごとでの単独運転(単行)が可能である。
かつて日本国有鉄道(国鉄)の気動車は、特急形車両を除いて制御段数・制御信号及びブレーキシステムが統一、もしくは新旧互換化されており、急行形・通勤形を問わず、全ての車両で連結・総括制御運転が可能であった。そのため、国鉄形の気動車を使用した列車には、一般用のキハ40系と急行用のキハ58系の混成編成など、異なる形式による編成も少なくなかった。しかし、整備や車両運用の効率化を追求し、互換性を過度に重視したシステムは、車両性能の進化を束縛することにもつながっていた。JRへの移行後はその傾向が弱まり、ようやく走行性能面での近代化が進展することになった。
また、電化設備の有無や変電所容量などの影響を受けずに走行が可能であるため、運用面でも柔軟性が高い。しかし実際には気動車の運転免許(甲種内燃車運転免許)を有する動力車操縦者(運転士、乗務員)が必要となることや、自動列車保安装置の互換性などから、営業用の気動車が通常運行されていない区間に臨時列車として入線することは少なくなっている。
蓄電池・燃料電池車両は、電源機構が一般的な熱機関に該当しない電気動力車であるため、正確には気動車の範疇に含まれない。ただし、非電化路線での気動車を代替する運用の想定や、在来型気動車およびハイブリッド気動車との開発研究上の兼ね合いから、気動車を解説する文脈で併せて取り上げられることが多い。
近年の蓄電池容量の向上により、特定の条件(電化区間と非電化区間を直通する列車で、非電化区間を走行する距離が比較的短く、普通列車程度の速度の場合)であれば、電化区間で満充電した蓄電池を電源として非電化区間を運行する蓄電池電車への置き換えも可能になっており、JR東日本では烏山線用EV-E301系や男鹿線用EV-E801系が導入され、JR九州でも同様に筑豊本線などで蓄電池電車のBEC819系を導入し、電車への置き換えが行われている。
かつては日本の主要な鉄道車両メーカーのほとんどが気動車製造を手がけていたが、1960年代以来大手メーカーは電車製造に重点を置くようになり、メーカーの寡占化が進んだ。1970年代以降、日本における気動車の大多数は客車ともども新潟鐵工所と富士重工業の2社で製造されるようになっていた。
しかし、2002年に新潟鐵工所が経営破綻し、さらに富士重工業も鉄道車両製造事業からの実質的撤退を発表した。その後、石川島播磨重工業(現IHI)が新潟鐵工所の当該部門へ出資したことにより新潟トランシス株式会社が設立され、上記2社の鉄道車両製造事業の一部を承継した。現在、新潟トランシスの気動車分野における日本国内シェアは約8割に達する寡占状態である。そのほかのメーカーでは日本車輌製造が近年気動車製造に力を入れていて、1970年代以降製造車両が少なかった私鉄においても納入例が増加しており、また近畿車輛も、2012年に気動車の製造に再参入することが発表されているほか、川崎重工業も2010年代に入ってJR北海道・JR東日本・JR四国・JR九州向けに気動車(電気式・ハイブリッド含む)を本格的に製造している。
なお、自身が気動車新製能力をもつ鉄道事業者は国鉄分割民営化以降JR北海道(苗穂工場)とJR西日本(後藤総合車両所)のみとなっている。