電磁直通ブレーキ
電磁直通方式は優れた特性を持つが、前述した直通ブレーキの欠点は依然として残っているため、これを自動空気ブレーキで補う、自動ブレーキ併用電磁直通ブレーキとすることが多い。この方式では、非常ブレーキとして自動空気ブレーキ相当の機構を搭載し、緊急時には電磁直通ブレーキとは独立して搭載された自動空気ブレーキ管の空気圧を減圧することで非常ブレーキを作動させる。その他、HSCブレーキのように自動空気ブレーキを併設して常用動作可能としたものもあり、こちらは在来の自動空気ブレーキのみを装備する車両との併結が可能である。またこの種の自動空気ブレーキ併設電磁直通ブレーキ搭載車では、直通ブレーキ部が故障した場合には運転台のブレーキ弁に設けられた常用自動空気ブレーキ指令機能を利用することで、急停止せずとも安全に列車を停止させることが可能である。
ただし、近年はA弁などのブレーキ制御弁の生産完了で常用自動空気ブレーキシステムの補修部品の調達が困難となりつつあり、これに伴いHSCブレーキであってもブレーキ制御弁をM非常弁で置き換えて常用自動空気ブレーキの使用を禁止し、実質SMEEブレーキ相当に改造した例が増えつつある。また日本国有鉄道ではA弁に代わって、整備性・信頼性に優れたCL系自動空気ブレーキ用の三膜動弁(ダイヤフラム弁)としている。
電磁直通ブレーキは、開発国であるアメリカにおいては従来のAMM(AMME)・AMU(AMUE)ブレーキ等と置き換わる形で1920年代後半よりWABCO製自動空気ブレーキや非常直通ブレーキを導入していたインタアーバン各社や地下鉄・高架鉄道で普及が徐々に始まった。
しかし、そのデビュー時期がモータリゼーションの進行や太平洋戦争の開戦と重なったため、完全に在来方式のブレーキを置き換えるには至らなかった。これには、車両数で最大手の一つであったニューヨーク市地下鉄がAMUブレーキの性能に満足していてその採用を渋り、1948年のR10でSMEEブレーキを正式採用するまで、1930年代後半には試作車への搭載は行っていたとはいうものの、10年以上態度を保留していたことも少なからず影響を及ぼしていた。
その一方で、1930年代中盤にWH社の手により、ブレーキ弁と主幹制御器を縦軸のまま一体化する、シネストン・コントローラ(Cineston Controller)と呼ばれる、現在のワンハンドルマスコンの先駆けとなる画期的なシステムが開発され、PCCカーなどへの導入が開始された。これに組み込まれたブレーキシステムはSMEE系ではあるが改良が施され、機構上電空同期を完全なものとする必要があったことから、前述の締切電磁弁や射込弁が採用されている。
これに前後して、当時流行の軽量高速気動車列車で確実な制動を実現するためにHSCが開発されており、WABCOによる電磁直通ブレーキ開発はこの時期に一つのピークを迎えたことになる。
現在では電磁直通ブレーキに代わり、直通管や運転台のブレーキ弁を持たず、電気信号のみで制御する電気指令式ブレーキがMBSとして1960年代末に三菱電機と大阪市交通局との共同開発で開発され、7000・8000形およびその量産となる大阪市交通局30系電車で初めて採用された後、万博輸送でその信頼性を証明し、以後電車用空気ブレーキの標準方式として一般化している。国鉄の在来線車両では、在来車との互換性の問題から長くSED・SELD系ブレーキが使用されたが、末期に開発された211系及び205系からこの方式に移行した。
ただし、電磁直通ブレーキと電気指令式ブレーキでは、これらブレーキの指令方式が異なる車両間の併結運転が一般に不可能であり、車両運用の自由度確保を考慮して、小田急電鉄や名古屋鉄道、近畿日本鉄道のように1990年代まで電磁直通ブレーキを標準として採用していた鉄道会社もあり、21世紀以降の導入車両でも南海電気鉄道の通勤ズームカー(2300系)は電磁直通ブレーキを採用している。また、この問題に対する対応策としては小田急3000形電車 (2代)、8000形のワンハンドルマスコン改造車、近鉄22000系・16400系、22600系・16600系、京都市営地下鉄烏丸線に乗り入れる3220系を除くシリーズ21などのように、電気指令式ブレーキを採用しながらも電気指令と空気圧を相互変換する読替装置を搭載し、電磁直通ブレーキ方式の在来車と併結を可能にしている車両も存在する。
直通ブレーキは構造が単純であるが、空気管が破損したり連結が外れるなどして圧縮空気が漏れた場合、ブレーキ力が失効するという大きな欠点を持っている。したがって、一部の路面電車や機関車が単行運転を行う場合など限られた使用にとどまり、一般には、空気管に異常があった場合ただちに非常制動がかかる自動空気ブレーキの他、直通ブレーキに自動空気ブレーキの原理に基づく非常弁を併設した非常直通ブレーキ(SMEブレーキなど)が古くから用いられてきた。
ところが、時代の変遷により列車が長大化してくると、自動空気ブレーキにおける応答性の悪さが問題となった。自動空気ブレーキの場合、先頭車両と最後尾車両の間では、ブレーキ指令からブレーキシリンダの動作までの所要時間の差が大きく、日本で一般的に使用されていたM三動弁やA動作弁の場合は最後尾車で
0.36*(N-1)秒 (N:連結両数)
の遅延が発生する。また、編成全体が全ブレーキに達するまでの所要時間はM三動弁とA動作弁でそれぞれ
M弁:6.3+0.6*(N-1)秒