自動空気ブレーキ
ブレーキ管 (2) の圧力が減圧されるため、弁 (3) と弁 (5) は供給空気だめ (1) と定圧空気だめ (4) の圧力により遮断される。定圧空気だめ (4) は減圧される前のブレーキ管の圧力に保たれた状態であるため、定圧空気だめに接続された (A) 室とブレーキ管に接続された (B) 室の間には差圧が生じる。(A) 室と (B) 室の間の仕切り(図中の太い線)は膜になっており、この膜は差圧により (B) 室側に膨らむ。膜には中空軸が取り付けられており、中空軸が (D) 弁を押すことにより (C) 室と供給空気だめの間が開通し、(C) 室を通じてブレーキシリンダー (6) に圧縮空気が供給される。この状態は (C) 室の大気圧と面した膜(太い黒線)が大気圧側に膨張し、軸が大気圧側に押されて (D) 弁を閉鎖するまで継続される。
旧態的なブレーキハンドルを装備した自動空気ブレーキにおける運転形態は前述のとおり、通常、ブレーキ弁の開放時間に応じてブレーキ管が減圧され、それに応じてブレーキ力が強くなっていくものであり、これを使いこなすには熟練技術を必要とした。これに対し、WABCOが開発したものがブレーキ弁の開放角度に応じてブレーキ管を減圧するセルフラップ機構である。
セルフラップ機構のブレーキハンドルはブレーキノッチが刻まれており、この開放度に応じてブレーキ力が強まる。この機構の採用によりブレーキ操作が簡便になり、また容易に必要に応じたブレーキ力を確保できるため運転時間の短縮にも貢献する。
日本においてはDE10形ディーゼル機関車で採用され、また気動車の高速化・ブレーキ応答性改善のためキハ90系で試作された後、キハ181系で量産化された。
なお日本ではセルフラップ機構が電磁直通ブレーキ及び電気指令式ブレーキ特有と一般に誤解されている。これは私鉄高性能電車群や101系電車登場後も、自動空気ブレーキでは国鉄私鉄問わず旧態依然としたA動作弁を前提としたブレーキハンドルが採用され続けた事による弊害である。実際にはKU動作弁開発後の国鉄自動ブレーキ車は原則としてセルフラップ機構を採用している。
二圧力式制御弁の多くは自動空気ブレーキそのものの発明者であるジョージ・ウェスティングハウスが興したアメリカ・ウェスティングハウス・エア・ブレーキ社(WABCO、現ワブテック社)の手によって開発されたものである。
およそ30年に渡る試行錯誤を経てシステムとして確立された客車用のP弁、貨車用のK弁を出発点として、電車用のM弁、客車・電車の長大編成・高速化に対応したU自在弁など目的に応じて様々な派生モデルが同社の手で生み出され、これらは真空ブレーキに長く固執したイギリスを除く世界各国に広く普及した。
WABCOによって開発された代表的な自動空気ブレーキ用二圧力式ブレーキ制御弁は下記の通り。