ระบบเบรกอากาศของรถไฟ

ระบบ เบรกอากาศของรถไฟเป็นระบบ เบรกกำลัง ของรถไฟโดยใช้ลมอัดเป็นตัวกลางในการทำงาน^{[ 1 ]}รถไฟสมัยใหม่ใช้ ระบบเบรกอากาศ ที่ปลอดภัยซึ่งมีพื้นฐานมาจากการออกแบบที่จดสิทธิบัตรโดยGeorge Westinghouseเมื่อวันที่ 13 เมษายน พ.ศ. 2412 ^{[ 2 ]} ต่อมาได้มีการจัดตั้ง บริษัทWestinghouse Air Brake Companyขึ้นเพื่อผลิตและจำหน่ายสิ่งประดิษฐ์ของ Westinghouse ในรูปแบบต่างๆ ระบบนี้ได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายเกือบทุกที่

ระบบ Westinghouse ใช้แรงดันอากาศเพื่ออัดอากาศเข้าไปในถังเก็บอากาศของแต่ละคัน เมื่อแรงดันอากาศเต็ม รถแต่ละคันจะปล่อยเบรก เมื่อแรงดันอากาศลดลงหรือสูญเสียไป รถแต่ละคันจะใช้เบรก โดยใช้อากาศอัดที่เก็บไว้ในถังเก็บอากาศ^{[ 3 ]}

ในระบบเบรกอากาศแบบง่ายที่สุด ซึ่งเรียกว่าระบบอากาศตรงอากาศอัดจะถูกส่งไปยังกระบอกเบรก ทำให้ ลูกสูบของ กระบอกเบรก ออกแรงกดไปยังกลไกเชื่อมต่อ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าชุดเบรก (ดูภาพประกอบด้านขวา) ชุดเบรกนี้เชื่อมต่อกับผ้าเบรกที่กดกับดอกยางของล้อรถ (รถยนต์นั่งส่วนบุคคลบางประเภทใช้ดิสก์เบรก แทน ) แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจะทำให้รถชะลอตัวลงโดยการเปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นความร้อน ชุดเบรกมักมีความซับซ้อนมาก เนื่องจากได้รับการออกแบบมาเพื่อกระจายแรงของกระบอกเบรกอย่างสม่ำเสมอไปยังล้อหลายๆ ล้อ

แหล่งกำเนิดอากาศแรงดันสูงที่จำเป็นสำหรับการทำงานของระบบคือคอมเพรสเซอร์อากาศที่ติดตั้งอยู่ในหัวรถจักร โดยคอมเพรสเซอร์จะขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ต้นกำลังของหัวรถจักรดีเซลหรือด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำแบบครอสคอมปาวด์ในหัวรถจักรไอน้ำคอมเพรสเซอร์ของหัวรถจักรไฟฟ้า มักจะขับเคลื่อนด้วย มอเตอร์ไฟฟ้าของตัวเองอากาศที่ได้จากคอมเพรสเซอร์จะถูกเก็บไว้ในถังซึ่งติดตั้งอยู่บนหัวรถจักรเช่นกัน เรียกว่าถังเก็บอากาศหลักอากาศจากถังเก็บอากาศหลักจะถูกส่งผ่านท่อไปยังวาล์วเบรกที่ควบคุมด้วยมือในห้องคนขับของหัวรถจักร เมื่อเปิดวาล์วเบรกเพื่อเหยียบเบรก อากาศที่มีแรงดันสูงจะถูกส่งไปยังกลไกเบรก

จุดอ่อนที่สำคัญของระบบเบรกอากาศแบบตรงคือ หากท่อส่งอากาศเกิดความเสียหาย เช่นท่ออากาศ รั่ว จะทำให้แรงดันลดลง และทำให้เบรกใช้งานไม่ได้ ด้วยเหตุนี้ เบรกของรถไฟจึงไม่ใช้ระบบอากาศแบบตรงในการทำงาน เนื่องจากไม่มีระบบสำรองในกรณีที่เกิดความเสียหายดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ระบบอากาศแบบตรงถูกนำมาใช้ในการทำงานของเบรกหัวรถจักร เนื่องจากมีระบบสำรองที่หัวรถจักรสามารถหยุดได้โดยการกลับทิศทางการขับเคลื่อนในกรณีฉุกเฉิน ซึ่งเป็นขั้นตอนที่เรียกว่า "การหยุดแบบฉับพลัน" (plugging)

วาล์วเบรกอิสระควบคุมระบบเบรกของหัวรถจักร ซึ่งเรียกเช่นนั้นเพราะเบรกของหัวรถจักรสามารถใช้งานหรือปล่อยได้โดยอิสระจากเบรกของขบวนรถไฟ

เพื่อออกแบบระบบเบรกโดยปราศจากข้อบกพร่องของระบบอากาศแบบตรงเวสติงเฮาส์ได้คิดค้นการจัดเรียงที่รถไฟแต่ละขบวนติดตั้ง ถัง เก็บอากาศอัดแบบสองช่องและวาล์วสามทางหรือที่เรียกว่าวาล์วควบคุมท่อที่เรียกว่าท่อเบรกถูกติดตั้งไว้กับรถแต่ละคันเพื่อทำหน้าที่เป็นทางผ่านสำหรับอากาศอัดที่จำเป็นต่อการทำงานของระบบ ท่อเบรกติดตั้งด้วยท่ออ่อนที่ปลายแต่ละด้านของรถแต่ละคันและหัวรถจักรเพื่อสร้างการเชื่อมต่อท่อเบรกอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งขบวนรถไฟ^{[ 4 ]}

แตกต่างจากระบบลมตรงที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ระบบของเวสติงเฮาส์ใช้การลดแรงดันอากาศในท่อเบรกเพื่อเบรกโดยอ้อม

ในคำขอจดสิทธิบัตร เวสติงเฮาส์กล่าวถึง "อุปกรณ์วาล์วสามตัว" ของเขา เนื่องจากมีส่วนประกอบวาล์วสามส่วน ได้แก่วาล์วป๊อปเป็ต ที่ทำงานด้วยไดอะแฟรม ซึ่งส่งอากาศจากถังเก็บไปยังกระบอกเบรก วาล์วชาร์จถังเก็บ และวาล์วปล่อยกระบอกเบรก ต่อมาเวสติงเฮาส์ได้ปรับปรุงอุปกรณ์นี้โดยการถอดการทำงานของวาล์วป๊อปเป็ตออก ส่วนประกอบทั้งสามนี้จึงกลายเป็นวาล์วลูกสูบ วาล์วเลื่อน และวาล์วปรับระดับ

ระบบของเวสติงเฮาส์ทำงานดังนี้:

• เมื่อแรงดันในท่อเบรกลดลงต่ำกว่าแรงดันในกระปุกน้ำมันเบรกของรถไฟในอัตราที่ควบคุมได้ (เรียกว่า "การลดแรงดันเพื่อการใช้งาน" ซึ่งโดยปกติแล้วผู้ควบคุมรถไฟจะเป็นผู้เริ่มดำเนินการเพื่อชะลอหรือหยุดรถไฟ) วาล์วสามทางจะปิดพอร์ตระบายอากาศของกระบอกเบรกและเปิดพอร์ตที่เชื่อมต่อช่องใช้งานของกระปุกน้ำมันเบรก (แบบสองช่อง) กับกระบอกเบรก โดยอัดอากาศจากช่องใช้งานเข้าไปในกระบอกเบรกและทำให้เบรกทำงาน การอัดอากาศเข้าไปในกระบอกเบรกจะดำเนินต่อไปจนกว่าแรงดันในท่อเบรกและกระปุกน้ำมันเบรกจะเท่ากัน เมื่อถึงเวลานั้น วาล์วสามทางจะปิดผนึก ("ปิดสนิท") พอร์ตจากกระปุกน้ำมันเบรกไปยังกระบอกเบรกเพื่อรักษาแรงดันในกระบอกเบรก
• เมื่อแรงดันในท่อเบรกสูงกว่าแรงดันในกระปุกน้ำมันเบรก วาล์วสามทางจะเปิดพอร์ตระบายอากาศของกระบอกเบรก ระบายอากาศออกจากกระบอกเบรกสู่บรรยากาศ และทำให้เบรกคลายตัว ในขณะเดียวกัน วาล์วสามทางจะเปิดพอร์ตจากกระปุกน้ำมันเบรกไปยังท่อเบรก ทำให้เติมน้ำมันเบรกเข้าไปในทั้งสองกระปุก เมื่อแรงดันในกระปุกน้ำมันเบรกและท่อเบรกเท่ากันแล้ว วาล์วสามทางจะปิดพอร์ตที่เชื่อมต่อท่อเบรกกับกระปุกน้ำมันเบรก กระปุกน้ำมันเบรกจะถูกปิดผนึกจากทั้งท่อเบรกและกระบอกเบรก และควรจะสามารถรักษาแรงดันไว้ได้จนกว่าจะต้องการใช้งานอีกครั้ง
• เมื่อแรงดันในท่อเบรกลดลงต่ำกว่าแรงดันในถังพักน้ำมันเบรกของรถในอัตราที่ไม่สามารถควบคุมได้ระบบเบรกฉุกเฉินจะทำงาน วาล์วสามทางจะเปิดช่องที่ไม่ได้ปิดสนิทซึ่งเชื่อมต่อช่องฉุกเฉินของถังพักน้ำมันเบรกของรถกับกระบอกเบรก การส่งแรงดันเต็มถังพักน้ำมันเบรกไปยังกระบอกเบรกอย่างฉับพลันจะสร้างแรงเบรกสูงสุดที่เป็นไปได้ (บางครั้งอาจทำให้ล้อลื่นไถล) ในขณะเดียวกัน วาล์วสามทางจะระบายอากาศในท่อเบรกออกสู่บรรยากาศในบริเวณนั้น ซึ่งจะเพิ่มอัตราการแพร่กระจายของการสูญเสียแรงดันอย่างฉับพลันไปทั่วทั้งขบวนรถ
  การระบายแรงดันเฉพาะจุดมีความจำเป็น เพราะหากไม่มีการระบายแรงดันเฉพาะจุด อัตราการลดแรงดันในท่อเบรกผ่านวาล์วเบรกอัตโนมัติ (หากวิศวกร (คนขับ) เริ่มใช้งานเบรกฉุกเฉิน) หรือท่อลมที่ชำรุดหรือหลุด อาจไม่เร็วพอที่จะกระตุ้นการตอบสนองฉุกเฉินในรถไฟได้มากกว่าสองสามขบวน หากการสูญเสียแรงดันเกิดจากท่อลมที่ชำรุดที่ด้านหน้าของขบวนรถไฟบรรทุกสินค้า 100 ขบวน และไม่มีการระบายแรงดันเฉพาะจุด วาล์วสามทางในรถไฟหลายขบวนที่อยู่ด้านหลังอาจไม่กระตุ้นการตอบสนองฉุกเฉิน หรือการตอบสนองอาจล่าช้าอย่างมาก รถไฟที่อยู่ใกล้ด้านหน้าจะเบรกอย่างรุนแรงก่อนรถไฟที่อยู่ด้านหลัง ทำให้เกิด "การชนกัน" ซึ่งเป็นการรวมตัวกันอย่างกะทันหันและรุนแรงของขบวนรถไฟที่อาจนำไปสู่การตกรางได้

เนื่องจากการออกแบบ ระบบของเวสติงเฮาส์จึงมีความปลอดภัย ในตัว กล่าว คือ หากเกิดการสูญเสียแรงดันในท่อเบรกโดยไม่ได้รับคำสั่ง เช่น ท่อลมรั่วดังที่กล่าวไปแล้ว ระบบเบรกจะทำงานทันที

ระบบเบรกอากาศสมัยใหม่มีหน้าที่สองประการ:

• ระบบเบรก ใช้งานจะทำการเหยียบและปล่อยเบรกในระหว่างการใช้งานตามปกติ
• ระบบเบรก ฉุกเฉินจะทำการเบรกอย่างรวดเร็วในกรณีที่ท่อเบรกชำรุด หรือในกรณีที่ผู้ควบคุมเครื่องยนต์หรือผู้โดยสารกดสัญญาณเตือนฉุกเฉิน/ดึงสาย/ดึงคันโยก

เมื่อรถไฟถูกเบรกในระหว่างการทำงานปกติ พนักงานขับรถไฟจะทำการ "ลดอัตราการเบรก" หรือ "การปรับอัตราการเบรก" ซึ่งหมายความว่าแรงดันในท่อเบรกจะลดลงในอัตราที่ควบคุมได้ ต้องใช้เวลาหลายวินาทีเพื่อให้แรงดันในท่อเบรกลดลง และส่งผลให้เบรกทำงานทั่วทั้งขบวนรถ ความเร็วของการเปลี่ยนแปลงแรงดันในระหว่างการลดอัตราการเบรกนั้นถูกจำกัดโดยความสามารถของอากาศอัดในการเอาชนะแรงต้านการไหลของท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างเล็กและข้อต่อจำนวนมากตลอดความยาวของขบวนรถ และช่องระบายอากาศที่ค่อนข้างเล็กบนหัวรถจักร ซึ่งหมายความว่าเบรกของตู้โดยสารท้ายสุดจะทำงานหลังจากเบรกของตู้โดยสารหน้าสุดทำงานไปแล้ว ดังนั้นจึงอาจคาดได้ว่าจะมี ความล่าช้า เล็กน้อย การลดแรงดันในท่อเบรกอย่างค่อยเป็นค่อยไปจะช่วยลดผลกระทบนี้ได้

หัวรถจักรสมัยใหม่ใช้ระบบเบรกอากาศสองระบบ ระบบที่ควบคุมท่อเบรกเรียกว่าเบรกอัตโนมัติซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการเบรกทั้งในโหมดปกติและโหมดฉุกเฉินสำหรับขบวนรถไฟทั้งหมด หัวรถจักรที่อยู่หัวขบวน ("ขบวนนำ") มีระบบเบรกสำรองที่เรียกว่าเบรกอิสระเบรกอิสระเป็นระบบ "อากาศล้วน" ที่ช่วยให้หัวรถจักรที่อยู่หัวขบวนสามารถใช้เบรกได้โดยอิสระจากเบรกอัตโนมัติ ทำให้สามารถควบคุมขบวนรถไฟได้อย่างละเอียดมากขึ้น ระบบเบรกทั้งสองอาจทำงานร่วมกันแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ผลิตหัวรถจักรหรือบริษัทรถไฟ ในบางระบบ การใช้งานอัตโนมัติและอิสระจะเสริมกัน ในบางระบบ จะใช้ค่าที่มากกว่าระหว่างสองค่ากับขบวนรถจักร ระบบอิสระยังมีกลไก "ปลดเบรก" ที่ช่วยปลดเบรกของหัวรถจักรที่อยู่หัวขบวนโดยไม่ส่งผลกระทบต่อการใช้งานเบรกของส่วนที่เหลือของขบวนรถไฟ

ในกรณีที่รถไฟจำเป็นต้องหยุดฉุกเฉิน พนักงานขับรถไฟสามารถทำการ "ใช้งานระบบเบรกฉุกเฉิน" ซึ่งจะระบายแรงดันในท่อเบรกทั้งหมดออกสู่บรรยากาศอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เบรกของรถไฟทำงานได้เร็วขึ้น การใช้งานระบบเบรกฉุกเฉินยังเกิดขึ้นเมื่อท่อเบรกเสียหาย เนื่องจากอากาศทั้งหมดจะถูกระบายออกสู่บรรยากาศทันที

การเบรกฉุกเฉินจะเพิ่มส่วนประกอบเข้าไปในระบบเบรกอากาศของรถแต่ละคัน วาล์วสามทางแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนใช้งานปกติ ซึ่งมีกลไกที่ใช้สำหรับการเบรกในระหว่างการลดแรงดันปกติ และส่วนฉุกเฉิน ซึ่งตรวจจับการลดแรงดันในสายส่งของรถไฟที่รวดเร็วกว่าในกรณีฉุกเฉิน นอกจากนี้ ถังเก็บอากาศเบรกของรถแต่ละคันยังแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนใช้งานปกติและส่วนฉุกเฉิน และเรียกว่า "ถังเก็บอากาศแบบสองช่อง" การใช้งานปกติจะถ่ายโอนแรงดันอากาศจากส่วนใช้งานปกติไปยังกระบอกเบรก ในทางตรงกันข้าม การใช้งานฉุกเฉินจะส่งอากาศทั้งหมดจากทั้งสองส่วนของถังเก็บอากาศแบบสองช่องไปยังกระบอกเบรก ส่งผลให้การเบรกแรงขึ้น 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์

อัตราการลดแรงดันในท่อเบรกที่สูงขึ้นจะกระตุ้นส่วนฉุกเฉินของวาล์วสามทางแต่ละตัว เนื่องจากความยาวของขบวนรถไฟและเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กของท่อเบรก อัตราการลดแรงดันจึงสูงสุดใกล้กับส่วนหน้าของขบวนรถไฟ (ในกรณีที่ผู้ควบคุมเครื่องยนต์สั่งการฉุกเฉิน) หรือใกล้กับจุดที่ท่อเบรกแตก (ในกรณีที่ท่อเบรกเสียหาย) ยิ่งอยู่ห่างจากจุดที่สั่งการฉุกเฉินมากเท่าใด อัตราการลดแรงดันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ก่อนที่วาล์วสามทางจะไม่ตรวจจับว่าเป็นการลดแรงดันฉุกเฉิน เพื่อป้องกันสิ่งนี้ ส่วนฉุกเฉินของวาล์วสามทางแต่ละตัวจึงมีช่องระบายอากาศเสริม ซึ่งเมื่อถูกกระตุ้นโดยการสั่งการฉุกเฉิน จะระบายแรงดันในท่อเบรกไปยังบรรยากาศโดยตรง ซึ่งจะช่วยระบายแรงดันในท่อเบรกได้เร็วขึ้นและเร่งการแพร่กระจายของอัตราการลดแรงดันฉุกเฉินไปตามความยาวของขบวนรถไฟทั้งหมด

การใช้ระบบจ่ายพลังงานแบบกระจาย (เช่น หน่วยหัวรถจักรควบคุมระยะไกลที่อยู่กลางขบวนและ/หรือท้ายขบวน) ช่วยลดปัญหาความล่าช้าของเวลาในขบวนรถไฟยาวได้ในระดับหนึ่ง เนื่องจาก สัญญาณวิทยุ ที่ส่งทางไกลจากผู้ควบคุมเครื่องยนต์ในหัวรถจักรด้านหน้าจะสั่งการให้หน่วยที่อยู่ห่างออกไปเริ่มลดแรงดันเบรก ซึ่งจะส่งผลอย่างรวดเร็วไปยังตู้รถไฟที่อยู่ใกล้เคียง

ระบบเบรกอากาศสมัยใหม่หลายระบบใช้ตัวกระจายแรงดันแทนวาล์วสามทาง ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับวาล์วสามทาง แต่ยังมีฟังก์ชันเพิ่มเติม เช่น ความสามารถในการปลดเบรกบางส่วน^{[ 6 ]}

โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์อากาศของหัวรถจักรจะอัดอากาศเข้าไปในถังเก็บหลักด้วยแรงดัน 125–140 psi (8.6–9.7 บาร์; 860–970 kPa) เบรกของรถไฟจะถูกปลดออกโดยการปล่อยแรงดันอากาศจากถังเก็บหลักที่ลดลงและควบคุมแล้วเข้าไปในท่อเบรกผ่านวาล์วเบรกอัตโนมัติของวิศวกร ในอเมริกา ท่อเบรกที่อัดอากาศเต็มที่โดยทั่วไปจะทำงานที่แรงดัน 90 psi (6.2 บาร์; 620 kPa) สำหรับรถไฟบรรทุกสินค้า และ 110 psi (7.6 บาร์; 760 kPa) สำหรับรถไฟโดยสาร^{[ 7 ]}เบรกจะถูกใช้งานเมื่อวิศวกรขยับคันโยกเบรกอัตโนมัติไปที่ตำแหน่ง "บริการ" ซึ่งจะทำให้แรงดันในท่อเบรกลดลง

ในระหว่างการใช้งานปกติ ความดันในท่อเบรกจะไม่ลดลงจนเป็นศูนย์ และในความเป็นจริง การลดลงเพียงเล็กน้อยที่สุดที่จะทำให้เบรกตอบสนองได้อย่างน่าพอใจจะถูกนำมาใช้เพื่อรักษาความดันในท่อเบรก การลดลงของความดันอย่างกะทันหันและมากที่เกิดจากการสูญเสียความสมบูรณ์ของท่อเบรก (เช่น ท่อแตก) รถไฟขาดเป็นสองท่อนและท่ออากาศหลุด หรือวิศวกรขยับวาล์วเบรกอัตโนมัติไปที่ตำแหน่งฉุกเฉิน จะทำให้เกิดการใช้เบรกฉุกเฉิน^{[ 8 ]}ในทางกลับกัน การรั่วไหลช้าๆ ที่ค่อยๆ ลดความดันในท่อเบรกจนเป็นศูนย์ ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้หากคอมเพรสเซอร์อากาศไม่ทำงานและไม่สามารถรักษาความดันในถังเก็บหลักได้ (ดังที่เกิดขึ้นในระหว่างภัยพิบัติทางรถไฟ Lac-Mégantic ) จะไม่ทำให้เกิดการใช้เบรกฉุกเฉิน

เบรกไฟฟ้า-ลม หรือ EP เบรกเป็นระบบเบรกอากาศชนิดหนึ่งที่ช่วยให้สามารถเบรกได้ทันทีตลอดทั้งขบวนรถ แทนที่จะเป็นการเบรกทีละส่วน เบรก EP ถูกนำมาใช้ในรถไฟของอังกฤษตั้งแต่ปี 1949 และยังถูกนำมาใช้ในรถไฟความเร็วสูงของเยอรมนี (โดยเฉพาะอย่างยิ่งICE ) ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980; สามารถดูรายละเอียดทั้งหมดได้ในบทความระบบเบรกไฟฟ้า-ลมในรถไฟของอังกฤษณ ปี 2005 เบรกไฟฟ้า-ลมอยู่ระหว่างการทดสอบในอเมริกาเหนือและแอฟริกาใต้กับรถไฟขนส่งแร่และถ่านหินที่ให้บริการเฉพาะกิจ

รถไฟโดยสารใช้ระบบเบรกไฟฟ้า-ลมแบบสามสายมานานแล้ว ซึ่งสามารถปรับระดับแรงเบรกได้มากถึงเจ็ดระดับ

ในทวีปอเมริกาเหนือบริษัทWestinghouse Air Brakeได้จัดหาอุปกรณ์เบรกควบคุมความเร็วสูงสำหรับรถไฟโดยสารแบบล้ำสมัยหลายขบวนหลังสงครามโลกครั้งที่สองอุปกรณ์นี้เป็นระบบควบคุมด้วยไฟฟ้าที่ติดตั้งเพิ่มเติมบนอุปกรณ์เบรกแบบดั้งเดิมของรถไฟโดยสารรุ่น D-22 และอุปกรณ์เบรกของหัวรถจักรรุ่น 24-RL ในด้านระบบควบคุมแบบดั้งเดิม วาล์วควบคุมจะตั้งค่าแรงดันอ้างอิงในปริมาตร ซึ่งจะไปตั้งค่าแรงดันในกระบอกเบรกผ่านวาล์วรีเลย์ ในด้านระบบไฟฟ้า แรงดันจากท่ออากาศตรงเส้นที่สองจะควบคุมวาล์วรีเลย์ผ่านวาล์วตรวจสอบสองทาง ท่ออากาศ "ตรง" นี้จะถูกเติม(จากถังเก็บอากาศในแต่ละตู้)และปล่อยโดยวาล์วแม่เหล็กในแต่ละตู้ ซึ่งถูกควบคุมด้วยไฟฟ้าโดยสายไฟสามเส้น และถูกควบคุมโดยตัวควบคุมหลักแบบไฟฟ้า-นิวแมติกในหัวรถจักรที่ควบคุมอยู่ ตัวควบคุมนี้จะเปรียบเทียบความดันในท่ออากาศตรงกับความดันที่จ่ายโดยส่วนที่ปรับเองได้ของวาล์วของวิศวกร ซึ่งจะส่งสัญญาณให้วาล์วแม่เหล็ก "เปิด" หรือ "ปิด" ทั้งหมดในขบวนรถเปิดพร้อมกัน ทำให้ความดันในท่ออากาศเปลี่ยนได้รวดเร็วและสม่ำเสมอกว่าการจ่ายอากาศโดยตรงจากหัวรถจักร วาล์วรีเลย์นี้ติดตั้งไดอะแฟรมสี่ตัว วาล์วแม่เหล็ก อุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้า และเซ็นเซอร์วัดความเร็วที่ติดตั้งบนเพลา ดังนั้นที่ความเร็วเกิน 60 ไมล์ต่อชั่วโมง (97 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) จะใช้แรงเบรกเต็มที่ และลดลงทีละขั้นที่ 60, 40 และ 20 ไมล์ต่อชั่วโมง (97, 64 และ 32 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ทำให้รถไฟหยุดอย่างนุ่มนวล แต่ละเพลายังติดตั้งอุปกรณ์เบรกป้องกันล้อล็อก การผสมผสานนี้ช่วยลดระยะการเบรก ทำให้สามารถวิ่งด้วยความเร็วเต็มที่ระหว่างการหยุดได้มากขึ้น ส่วนของระบบลมตรง (ระบบลมไฟฟ้า), ระบบป้องกันล้อล็อก และระบบปรับระดับความเร็ว ไม่ได้ขึ้นอยู่กับกันและกันแต่อย่างใด และสามารถจัดหาตัวเลือกเหล่านี้ทั้งหมดหรือบางส่วนแยกต่างหากได้^{[ 9 ]}

ระบบรุ่นต่อมาได้เปลี่ยนระบบเบรกอากาศอัตโนมัติเป็นสายไฟฟ้าที่วิ่งเป็นวงกลมรอบขบวนรถไฟทั้งหมด และต้องมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตลอดเวลาเพื่อไม่ให้เบรกทำงาน ในสหราชอาณาจักรเรียกว่า " สายไฟรถไฟ " (train wire ) สายไฟนี้จะถูกส่งผ่าน "ตัวควบคุม" (สวิตช์ที่ทำงานด้วยระบบลม) ต่างๆ ที่คอยตรวจสอบส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น คอมเพรสเซอร์ ท่อเบรก และถังเก็บอากาศ หากขบวนรถไฟแยกออกเป็นสองส่วน สายไฟจะถูกตัด ทำให้มอเตอร์ทั้งหมดหยุดทำงาน และทั้งสองส่วนของขบวนรถไฟจะมีระบบเบรกฉุกเฉินทำงานทันที

นวัตกรรมล่าสุดคือระบบเบรกแบบนิวแมติกที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเบรกของตู้รถไฟและหัวรถจักรทั้งหมดเชื่อมต่อกันด้วยเครือข่ายท้องถิ่นทำให้สามารถควบคุมเบรกของแต่ละตู้รถไฟได้อย่างอิสระ และรายงานประสิทธิภาพของเบรกแต่ละตู้ได้

ระบบเบรกอากาศของ Westinghouse มีความน่าเชื่อถือสูงแต่ก็ไม่ได้ไร้ข้อผิดพลาด ถังเก็บน้ำมันเบรกของรถจะเติมใหม่ก็ต่อเมื่อแรงดันในท่อเบรกสูงกว่าแรงดันในถังเก็บน้ำมันเบรกเท่านั้น การเติมน้ำมันเบรกให้เต็มถังในขบวนรถไฟยาวอาจต้องใช้เวลานานพอสมควร (8 ถึง 10 นาทีในบางกรณี^{[ 10 ]} ) ในระหว่างนั้นแรงดันในท่อเบรกจะต่ำกว่าแรงดันในถังเก็บน้ำมันเบรกของหัวรถจักร

หากจำเป็นต้องเหยียบเบรกก่อนที่การเติมน้ำมันเบรกจะเสร็จสมบูรณ์ จะต้องลดขนาดท่อเบรกมากขึ้นเพื่อให้ได้แรงเบรกที่ต้องการ เนื่องจากระบบเริ่มต้นจากจุดสมดุลที่ต่ำกว่า (ความดันโดยรวมต่ำกว่า) หากมีการลดขนาดท่อเบรกหลายครั้งติดต่อกันในเวลาสั้นๆ ("การเหยียบเบรกรัวๆ" ในศัพท์เฉพาะของรถไฟ) อาจถึงจุดที่ความดันในถังเก็บน้ำมันเบรกของรถจะลดลงอย่างมาก ส่งผลให้แรงดันลูกสูบในกระบอกเบรกลดลงอย่างมาก ทำให้เบรกทำงานล้มเหลว และในขณะลงทางลาดชันผล ที่ตามมา คือรถไฟจะวิ่งหนีการควบคุม

ในกรณีที่ระบบเบรกทำงานล้มเหลวเนื่องจากน้ำมันเบรกในถังเหลือน้อย พนักงานขับรถไฟอาจสามารถควบคุมรถได้อีกครั้งด้วยการเหยียบเบรกฉุกเฉิน เนื่องจากส่วนฉุกเฉินของถังน้ำมันเบรกแบบสองช่องในแต่ละตู้โดยสารควรมีน้ำมันเบรกเต็มอยู่เสมอ ซึ่งจะไม่ได้รับผลกระทบจากการลดระดับน้ำมันเบรกตามปกติ วาล์วสามทางจะตรวจจับการลดระดับน้ำมันเบรกฉุกเฉินโดยพิจารณาจากอัตราการลดลงของแรงดันในท่อเบรก ดังนั้น ตราบใดที่สามารถระบายอากาศออกจากท่อเบรกได้อย่างรวดเร็วในปริมาณที่เพียงพอ วาล์วสามทางของแต่ละตู้โดยสารจะทำให้เบรกฉุกเฉินทำงาน อย่างไรก็ตาม หากแรงดันในท่อเบรกต่ำเกินไปเนื่องจากการเหยียบเบรกมากเกินไป การเหยียบเบรกฉุกเฉินจะไม่ทำให้เกิดการไหลของอากาศเพียงพอที่จะทำให้วาล์วสามทางทำงาน ทำให้พนักงานขับรถไฟไม่มีวิธีใดที่จะหยุดรถไฟได้

เพื่อป้องกันไม่ให้รถไฟวิ่งเร็วเกินไปเนื่องจากการสูญเสียแรงดันเบรกสามารถใช้ระบบเบรกแบบไดนามิก (รีโอสแตติก) ซึ่งจะช่วยให้หัวรถจักรช่วยชะลอความเร็วของขบวนรถไฟได้ บ่อยครั้งที่ใช้ ระบบเบรกแบบผสมผสานคือการใช้เบรกแบบไดนามิกและเบรกของรถไฟพร้อมกัน เพื่อรักษาระดับความเร็วที่ปลอดภัยและรักษาความตึงของสายลากขณะลงทางลาด จากนั้นจึงต้องระมัดระวังเมื่อปล่อยเบรกหลักและเบรกแบบไดนามิกเพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ดึงที่เกิดจากการคลายตัวของสายลากของรถไฟอย่างกะทันหัน

อีกวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหาแรงดันเบรกตกคือระบบท่อคู่ ซึ่งติดตั้งอยู่ในรถโดยสารที่ใช้หัวรถจักรลากจูงส่วนใหญ่ และรถบรรทุกสินค้าหลายคัน นอกจากท่อเบรกแบบดั้งเดิมแล้ว ระบบนี้ยังเพิ่ม ท่อ เก็บอากาศหลักซึ่งจะได้รับอากาศอัดอย่างต่อเนื่องจากถังเก็บอากาศหลักของหัวรถจักร ถังเก็บอากาศหลักจะเก็บอากาศอัดจากคอมเพรสเซอร์ ของหัวรถจักร และเป็นแหล่งจ่ายอากาศอัดสำหรับระบบที่เชื่อมต่อทั้งหมด

เนื่องจากท่อหลักของอ่างเก็บน้ำถูกรักษาแรงดันไว้ตลอดเวลาโดยหัวรถจักร อ่างเก็บน้ำของรถไฟแต่ละคันจึงสามารถเติมน้ำมันเบรกได้โดยอิสระจากท่อเบรก โดยใช้เช็ควาล์วเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับเข้าไปในท่อ การจัดเรียงแบบนี้ช่วยลดปัญหาการสูญเสียแรงดันที่กล่าวมาข้างต้น และยังช่วยลดเวลาที่ใช้ในการคลายเบรก เนื่องจากท่อเบรกจำเป็นต้องเติมน้ำมันเบรกเพียงอย่างเดียว

แรงดันจากท่อหลักของถังเก็บอากาศยังสามารถใช้จ่ายอากาศให้กับระบบเสริมต่างๆ เช่น ระบบเปิดปิดประตูด้วยลม หรือระบบกันสะเทือนด้วยลมได้อีกด้วย ปัจจุบันรถไฟโดยสารเกือบทั้งหมด (ในสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา) และรถไฟขนส่งสินค้าจำนวนมากใช้ระบบท่อคู่แบบนี้

น้ำหนักมหาศาลและแรงเฉื่อยของรถไฟ ประกอบกับแรงต้านการกลิ้ง ที่ต่ำมาก และข้อเท็จจริงที่ว่ารถไฟขนส่งสินค้ามักขนส่งวัสดุอันตราย ทำให้การเบรกขัดข้องเป็นเหตุการณ์ที่อันตรายอย่างยิ่ง การเบรกขัดข้องอาจทำให้รถไฟวิ่งหนีและเกิดอุบัติเหตุร้ายแรง นำไปสู่การสูญเสียชีวิต ทรัพย์สินเสียหาย และ/หรือการทำลายสิ่งแวดล้อมอย่างมาก

ที่น่าขันก็คือ เบรกที่ทำงานได้อย่างถูกต้องก็อาจก่อให้เกิดปัญหาได้เช่นกัน ในระหว่างการเบรกฉุกเฉิน เบรกของรถบรรทุกสินค้าเปล่า ("รถเปล่า") อาจทำให้ล้อล็อกและไถลไปบนราง หากรถไฟวิ่งด้วยความเร็วสูง ล้อที่ไถลจะสึกหรออย่างรวดเร็ว ทำให้สูญเสียรูปทรงของดอกยาง (ซึ่งเรียกว่า "ล้อแบน") และเกิดความร้อนสูงเกินไป ล้อที่ร้อนจัดอาจอ่อนแอและแตกหัก ทำให้รถไฟตกรางได้ รถเปล่าที่อยู่ตรงกลางขบวนที่ตกรางเนื่องจากล้อเสียหายอาจดึงรถคันอื่นๆ ที่อยู่ข้างหลังไปด้วย ทำให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรง

ระบบเบรกขัดข้องอาจเกิดจากความผิดพลาดของมนุษย์ ความผิดปกติทางกลไก หรือทั้งสองอย่างรวมกัน ดังที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้

ที่ปลายทั้งสองด้านของรถไฟหรือหัวรถจักรแต่ละคัน จะมีวาล์วเชื่อมต่อท่อเบรกกับท่ออากาศ วาล์วเหล่านี้เรียกว่า " วาล์วมุม"เนื่องจากมีรูปร่างเฉพาะ เมื่อเปิดวาล์วมุมทั้งสองด้าน อากาศจะไหลผ่านท่อเบรกไปยังอุปกรณ์เบรก เมื่อปิดทั้งสองด้าน ท่อเบรกจะถูกปิดผนึก ป้องกันการไหลของอากาศ เมื่อเปิดวาล์วมุมเพียงด้านเดียว อากาศจะไหลเข้าหรือออกได้เพียงด้านเดียวของท่อเบรกเท่านั้น สภาวะสุดท้ายนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากอาจทำให้ประสิทธิภาพการเบรกสูญเสียไปบางส่วนหรือเกือบทั้งหมดโดยไม่ตั้งใจ

ในระหว่างเดินรถตามปกติ วาล์วปรับมุมที่ท้ายขบวนรถสุดท้ายและด้านหน้าของหัวรถจักรหรือขบวนรถนำจะถูกปิดเพื่อปิดผนึกท่อเบรกและรักษาความแน่นหนาของอากาศ แต่หากขบวนรถติดตั้งอุปกรณ์หยุดรถ อัตโนมัติ (ETD) วาล์วปรับมุมที่ท้ายขบวนรถสุดท้ายจะถูกเปิดออก ทำให้แรงดันจากท่อเบรกถูกส่งไปยัง ETD ซึ่ง ETD จะทำหน้าที่ปิดผนึกท่อเบรก

ขณะทำการสับเปลี่ยนขบวนรถ จะต้องปิดวาล์วควบคุมมุมอย่างน้อยหนึ่งตัวเพื่อแยกส่วนท่อเบรกเมื่อแยกขบวนรถเพื่อปล่อยหรือรับตู้โดยสาร การไม่ปิดวาล์วควบคุมมุมที่ถูกต้องก่อนแยกขบวนรถจะทำให้เกิดการทำงานของเบรกฉุกเฉินโดยไม่ตั้งใจเมื่อถอดท่อลม ณ จุดที่ตู้โดยสารถูกแยกออกจากกัน การทำงานของเบรกฉุกเฉินนี้จะก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัยหากขบวนรถอยู่บนรางหลักและกำลังวิ่งตามตารางเวลา เนื่องจากสิทธิ์ในการวิ่งบนรางหลักอาจหมดอายุก่อนที่ขบวนรถจะสามารถชาร์จเบรก ออกเดินทาง และเคลื่อนตัวออกไปให้พ้นทางเมื่อมีขบวนรถอื่นกำลังเข้ามาใกล้

ยกเว้นวาล์วปลายมุมสองตัวที่กล่าวถึงข้างต้น วาล์วปลายมุมอื่นๆ ทั้งหมดจะต้องเปิดออกเพื่อให้ท่อเบรกต่อเนื่องตลอดทั้งขบวนรถ หากวาล์วปลายมุมบนตู้โดยสารกลางปิดอยู่ ส่วนหนึ่งของท่อเบรกของขบวนรถจะถูกตัดขาดจากหัวรถจักรหรือตู้ควบคุมในกรณีที่ไม่ร้ายแรง สถานการณ์เช่นนี้อาจทำให้ท่อเบรกที่อยู่ถัดจากวาล์วปลายมุมที่ปิดอยู่สูญเสียแรงดันเนื่องจากการรั่วซึม ส่งผลให้เบรกทำงานโดยไม่ได้รับคำสั่งในตู้โดยสารที่ได้รับผลกระทบ ในกรณีที่ร้ายแรงกว่านั้น หากส่วนที่ถูกตัดขาดสามารถรักษาแรงดันไว้ได้ เบรกก็จะหายไปในตู้โดยสารที่ได้รับผลกระทบ

หากวาล์วมุมปิดอยู่ใกล้กับหัวขบวนรถมาก และท่อเบรกที่แยกออกมาสามารถรักษาแรงดันไว้ได้ ส่วนใหญ่ของขบวนรถจะไม่มีความสามารถในการเบรก และวิศวกร (คนขับ) อาจไม่สามารถควบคุมความเร็วของรถไฟได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะลงทางลาด สถานการณ์เช่นนี้ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุรถไฟของบริษัท Pennsylvania Railroad ในปี 1953ซึ่งเกี่ยวข้องกับรถไฟFederal Expressอุบัติเหตุที่คล้ายกันคืออุบัติเหตุทางรถไฟที่ Gare de Lyonซึ่งพนักงานคนหนึ่งปิดวาล์วโดยไม่ได้ตั้งใจ ทำให้ส่วนหนึ่งของท่อเบรกถูกแยกออกและส่งผลให้สูญเสียความสามารถในการเบรกอย่างมาก

สามารถนำมาตรการป้องกันบางอย่างมาใช้เพื่อป้องกันความผิดพลาดของมนุษย์และปัญหาทางกลไกที่อาจทำให้ระบบเบรกขัดข้องได้ ทางรถไฟส่วนใหญ่มีขั้นตอนที่เข้มงวดซึ่งได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลสำหรับการทดสอบระบบเบรกอากาศในระหว่างการจัดขบวนรถในลานจอด หรือเมื่อรับหรือส่งตู้รถไฟระหว่างการเดินทาง

ในทวีปอเมริกาเหนือ ขั้นตอนทั่วไปในลานจอดรถไฟระหว่างการจัดเตรียมขบวนรถไฟ หลังจากที่ต่อสายลมทั้งหมดและเปิดหรือปิดวาล์วปรับมุมตามความจำเป็นแล้ว มีดังนี้:

• ระบบเบรกอิสระในหัวรถจักรด้านหน้าถูกใช้งานเพื่อรักษาระดับความเร็วของขบวนรถให้คงที่ระหว่างการทดสอบต่อไปนี้ แรงดันเบรกทั้งในถังเก็บน้ำมันเบรกหลักและแรงดันเบรกอิสระอยู่ในช่วงที่กำหนดไว้
• วาล์วเบรกอัตโนมัติในหัวรถจักรนำจะถูกเลื่อนไปยังตำแหน่ง "ปล่อยเบรก" เพื่อชาร์จระบบให้เต็มที่ กระบวนการชาร์จอาจใช้เวลานานกว่า 10 นาทีสำหรับขบวนรถไฟยาวที่มีตู้โดยสารที่ถังเก็บน้ำมันเบรกหมด^{[ 11 ]}จะมีการสังเกตแรงดันในท่อเบรกเพื่อให้แน่ใจว่าถึงระดับที่กำหนดไว้เมื่อระบบชาร์จเต็มที่แล้ว ในขณะที่ระบบกำลังชาร์จ วิศวกร (คนขับ) อาจสังเกตอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันในท่อเบรกด้วย การเพิ่มขึ้นที่เร็วเกินไปในขบวนรถไฟยาวอาจบ่งชี้ว่าวาล์วมุมกลางปิดอยู่ ทำให้สูญเสียความต่อเนื่องของท่อเบรก
• เมื่อแรงดันในท่อเบรกถึงระดับสูงสุดแล้ว จะมีการลดแรงดันลงเล็กน้อยเพื่อใช้เบรกของรถไฟ เจ้าหน้าที่จะตรวจสอบรถแต่ละคันด้วยสายตาเพื่อยืนยันว่ามีการใช้เบรกแล้ว โดยปกติแล้วจะให้ความสนใจเป็นพิเศษกับรถคันสุดท้าย ไม่ว่าจะด้วยการตรวจสอบด้วยตนเองหรือผ่านระบบส่งข้อมูลทางไกลจากอุปกรณ์อัตโนมัติที่ท้ายขบวนเพื่อให้แน่ใจว่าท่อเบรกยังคงเชื่อมต่อไปจนถึงท้ายขบวน ผู้ตรวจสอบรถจะฟังเสียงการรั่วไหลของอากาศด้วย เพราะการรั่วไหลอาจทำให้เบรกติดขัดหลังจากใช้เบรกโดยตั้งใจ หรือใช้เบรกโดยไม่ได้รับคำสั่งขณะที่รถไฟกำลังวิ่งอยู่
  ขณะที่รถไฟกำลังเบรก วิศวกร (คนขับ) จะสังเกตว่าแรงดันเบรกอิสระเพิ่มขึ้น และจะตรวจสอบด้วยว่าการกดคันโยกเบรกอิสระจะ "ปลด" (ปล่อย) เบรกอิสระหรือไม่ ฟังก์ชันนี้มีความสำคัญต่อการควบคุมรถไฟอย่างถูกต้อง
• สุดท้าย วาล์วเบรกอัตโนมัติจะถูกปรับกลับไปยังตำแหน่งปล่อย และตรวจสอบเบรกเพื่อให้แน่ใจว่าเบรกได้คลายตัวแล้ว นอกจากนี้ ยังตรวจสอบแรงดันในท่อเบรกที่เติมจนเต็มอีกครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าถึงระดับที่กำหนดไว้

เมื่อออกเดินทางหรือรับรถไฟระหว่างทาง ขั้นตอนปฏิบัติทั่วไปคือการทดสอบแบบดัดแปลง ซึ่งขั้นตอนที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับกฎการเดินรถและข้อกำหนดทางกฎหมายของทางรถไฟ

• หากรถไฟ ขบวนใดขบวนหนึ่งหรือกลุ่มรถไฟ (เรียกว่า " ขบวนที่แยก ออกไป") แยกตัวออกมาจากกลางขบวน การทดสอบหลังจากที่รถไฟกลับเข้าสู่ขบวนอีกครั้งมักจะเกี่ยวข้องกับการสังเกตรถไฟที่อยู่ด้านหลังจุดที่แยกออกไปทันที เพื่อตรวจสอบว่าระบบเบรกทำงานได้อย่างถูกต้องหรือไม่
• หากการสับเปลี่ยนรางทำให้ตู้สุดท้ายของขบวนรถหายไป วาล์วปรับมุมของตู้ที่อยู่ข้างหน้าการสับเปลี่ยนรางจะถูกปิดโดยพนักงานสับรางเพื่อรักษาระดับแรงดันในท่อเบรก โดยทั่วไป การทดสอบจะจำกัดอยู่เพียงการสังเกตว่าแรงดันในท่อเบรกเต็มที่เมื่อปล่อยเบรกแล้ว
• หากตรวจพบรอยตัด จะมีการทดสอบระบบเบรกคล้ายกับที่ดำเนินการในอู่ แต่โดยปกติแล้วจะจำกัดการตรวจสอบเฉพาะบริเวณรอยตัด รวมถึงการตรวจสอบความต่อเนื่องของท่อเบรกด้วย

เมื่อขบวนรถไฟติดตั้งอุปกรณ์ ETD (Emergency Time Device) พนักงานสับรางจะย้ายอุปกรณ์ ETD ไปยังตู้สุดท้ายของขบวนรถไฟที่เหลืออยู่ เมื่อมีการตัดขบวนรถที่รวมถึงตู้สุดท้าย ในทำนองเดียวกัน หากมีการยกขบวนรถขึ้นและต่อเข้ากับท้ายขบวนรถไฟ อุปกรณ์ ETD ก็จะถูกย้ายไปยังตู้สุดท้ายของขบวนรถที่ถูกตัดเช่นกัน

หากตรวจสอบความต่อเนื่องของท่อเบรกแล้ว การพบเห็นเบรกขัดข้องในรถไฟหนึ่งขบวนหรือมากกว่านั้นระหว่างการทดสอบ มักบ่งชี้ว่าวาล์วสามทางทำงานผิดปกติ ในบางกรณีที่พบได้น้อย อาจเกิดจากระบบเบรกเอง ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของรถไฟระหว่างการทดสอบ สิ่งอำนวยความสะดวกในการซ่อมแซมที่มีอยู่ และข้อกำหนดเกี่ยวกับจำนวนรถไฟที่มีเบรกเสียที่อนุญาต รถไฟที่เสียอาจถูกแยกออกไปหรือนำไปยังสถานีปลายทางถัดไปเพื่อทำการซ่อมแซม

ระบบเบรกของยุโรปแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ แต่มีหลักการทำงานพื้นฐานร่วมกัน รถโดยสารของยุโรปที่ใช้ในเครือข่ายรถไฟแห่งชาติจะต้องปฏิบัติตาม ข้อบังคับ TSI LOC&PAS ^{[ 12 ]}ซึ่งระบุในส่วนที่ 4.2.4.3 ว่าระบบเบรกทั้งหมดต้องเป็นไปตาม มาตรฐาน EN 14198:2004 มาตรฐานนี้อิงตามและสอดคล้องกับUIC Leaflet 540 ซึ่งเป็นเอกสารที่ได้รับการรับรองจากบริษัทเดินรถไฟหลายแห่ง^{[ 13 ]} UIC Leaflet 540 รับรองระบบเบรกต่อไปนี้อย่างชัดเจน:

• Oerlikon ESG 121, ESH 100/200
• SAB-WABCO SW 4, C3WR, WU-C, GF4 SS1, GF4 SS2, GF6 SS1, GF6 SS2
• Knorr KKL II, KE และผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกัน
• ดาโก ซีวี1เอ็นดี
• MZT HEPOS MH3f/HBG310 และที่คล้ายกัน
• บูมาร์ - Fablok MBF-01A, MBF-01B, MBF-02
• Faiveley Transport SW4S และรุ่นที่คล้ายกัน, FT SS1 / FT SS2 และรุ่นที่คล้ายกัน
• Keschwari Electronic Systems EDS 300

ในเชิงประวัติศาสตร์ และตาม UIC 540 เราจำแนกระบบที่ได้รับการอนุมัติทางเทคนิคตั้งแต่ปี 1927-1932 เช่น: Westinghouse W ^{[ a ]} ​​, Knorr K ^{[ b ]} , Kunze-Knorr , Drolshammer, Bozic, Hildebrand-Knorr

ในยุคของรถไฟไอน้ำ ทางรถไฟของอังกฤษแบ่งออกเป็นสองส่วน บางส่วนใช้เบรกสุญญากาศ บางส่วนใช้เบรกอากาศ แต่ก็มีการกำหนดมาตรฐานเบรกสุญญากาศอย่างค่อยเป็นค่อยไป รถจักรบางคัน เช่น ในทางรถไฟลอนดอน ไบรตัน และเซาท์โคสต์ติดตั้งระบบเบรกแบบคู่เพื่อให้สามารถใช้งานได้กับรถไฟที่ใช้เบรกสุญญากาศหรือเบรกอากาศก็ได้ ในยุคของรถไฟดีเซล กระบวนการนี้กลับกัน และทางรถไฟอังกฤษเปลี่ยนจากรถไฟที่ใช้เบรกสุญญากาศเป็นรถไฟที่ใช้เบรกอากาศในช่วงทศวรรษ 1960 ^{[ 14 ]}

• ระบบเบรกอากาศและส่วนประกอบต่างๆ
• 
  ระบบเบรก Kunze-Knorr (แผนภาพ)
• 
  วาล์วเบรกสำหรับรถไฟ Oerlikon FV4a
• 
  วาล์วควบคุมรถไฟไฟฟ้า ČDรุ่น Dako BSE และวาล์วเบรกหัวรถจักร Dako BP
• 
  หัวรถจักร ของทางรถไฟลอนดอน ไบรตัน และเซาท์โคสต์สังเกตท่อทั้งสามท่อ: ท่อหนึ่งสำหรับเบรกสุญญากาศ ท่อหนึ่งสำหรับเบรกอากาศ และอีกท่อหนึ่งสำหรับความร้อนจากไอน้ำ

คู่แข่งสำคัญของเบรกอากาศคือเบรกสุญญากาศ ซึ่งทำงานโดยใช้แรงดันลบ เบรกสุญญากาศนั้นเรียบง่ายกว่าเบรกอากาศเล็กน้อย แทนที่จะใช้คอมเพรสเซอร์อากาศ รถจักรไอน้ำจะมีตัวดูดอากาศที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ และรถจักรดีเซลหรือไฟฟ้าจะมี "ตัวดูดอากาศ" แบบกลไกหรือไฟฟ้า ไม่จำเป็นต้องมีจุดเชื่อมต่อที่ปลายรถ เนื่องจากท่อที่หลวมจะถูกดูดติดกับบล็อกยึด

อย่างไรก็ตาม แรงดันสูงสุดในระบบสุญญากาศนั้นจำกัดอยู่ที่ความดันบรรยากาศ ดังนั้นอุปกรณ์ทั้งหมดจึงต้องมีขนาดใหญ่และหนักกว่ามากเพื่อชดเชย ข้อเสียนี้จะยิ่งแย่ลงเมื่ออยู่บนที่สูง เบรกสุญญากาศยังทำงานและปล่อยได้ช้ากว่ามาก ทำให้ต้องใช้ทักษะและการคาดการณ์ที่สูงขึ้นจากคนขับ ในทางกลับกัน เบรกสุญญากาศเดิมมีข้อดีคือสามารถปล่อยเบรกได้อย่างค่อยเป็นค่อยไป ในขณะที่เบรกอากาศอัตโนมัติของเวสติงเฮาส์เดิมมีเฉพาะแบบปล่อยโดยตรง ซึ่งยังคงใช้กันทั่วไปในการขนส่งสินค้า

ข้อเสียหลักอย่างหนึ่งของระบบเบรกสุญญากาศคือการตรวจจับรอยรั่วทำได้ยาก ในระบบอากาศอัด รอยรั่วจะถูกตรวจพบได้อย่างรวดเร็วโดยอากาศอัดที่รั่วไหลออกมา การค้นหารอยรั่วในระบบสุญญากาศทำได้ยากกว่า แม้ว่าจะซ่อมแซมได้ง่ายกว่าก็ตาม เพราะสามารถใช้ชิ้นส่วนยาง (เป็นต้น) มาผูกรอบรอยรั่วและยึดไว้แน่นด้วยแรงสุญญากาศได้

ระบบเบรกไฟฟ้าสุญญากาศถูกนำมาใช้ประสบความสำเร็จอย่างมากในรถไฟไฟฟ้าหลายตู้โดยสารของแอฟริกาใต้ แม้ว่าจะต้องใช้อุปกรณ์ที่ใหญ่และหนักกว่าดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แต่ประสิทธิภาพของเบรกไฟฟ้าสุญญากาศก็ใกล้เคียงกับเบรกไฟฟ้าลมในยุคเดียวกัน อย่างไรก็ตาม การใช้งานระบบนี้ก็ไม่ได้ถูกนำไปใช้ซ้ำอีก

• เทคนิคการรถไฟ: ระบบเบรกอากาศ
• บทความเรื่อง "วิธีที่รถไฟของคุณหยุด"โดย บิล ไรเช่ปี 1951 พร้อมภาพประกอบ