電磁直通ブレーキ
1920年代後半にアメリカのウェスティングハウス・エア・ブレーキ社(WABCO)の手によって、非常弁付直通空気ブレーキ(SMEブレーキ)に電磁給排弁(Electro-pneumatic valve)を付加したSMEEブレーキが主にインターアーバンや地下鉄向けとしてWABCOによって開発され、更に1930年代に入りSMEEの非常弁部を一般的な自動空気ブレーキと置き換えたHSC(High Speed Control)ブレーキが、その名の通り高速列車用を主目的としてやはりWABCOによって開発された。前者は1948年以降、ニューヨーク市地下鉄で大量採用され、後者は在来の自動空気ブレーキ装備車と併結可能となったため、特にアメリカからの電鉄技術導入が本格的に再開された日本では、1954年以降都市間電気鉄道を中心に爆発的に普及し、当然新幹線にも採用された。
電磁直通ブレーキは、その名の通り直通ブレーキを改良して電磁弁を付加、応答性の改善を図ったものであり、その最初の実用化例となったSMEEブレーキの名称も、当時のWABCOの命名ルール通りStraight air brake / Motor car / Electro-pneumatic valve / Emergency valve(電車用非常弁付電磁直通空気ブレーキ)の接頭語に由来する。
この際、列車速度の低下に比例して電動機を流れる電流量も低下することから、これを検出した制御器内のリミッタ・リレーによって締切電磁弁が消磁されてSAP管が開かれ、空気ブレーキが動作することになる。しかし、単純に締切電磁弁を開いただけではブレーキシリンダーが動作して有効になるまでタイムラグが発生し、しかも一旦制動力が途切れるため、切り替えの瞬間に大きな衝撃が発生することにもなる。
この問題を解決するのが射込弁(Inshot Valve)あるいは連動込め弁と呼ばれる装置である。射込弁は電空切り替えに伴うブレーキのタイムラグやショックを緩和する目的で搭載されるきわめてコンパクトな弁装置である。この装置は、電気ブレーキが動作し、かつ締切電磁弁が閉鎖している場合にSAP管からの空気圧を降圧して中継弁に供給し、ブレーキシューが車輪ないしはブレーキディスク等に接触する程度の位置にブレーキシリンダーを保持させ続ける、という役割を担っている。これにより、締切電磁弁が開いた直後からブレーキシューが制動ポジションに位置しているためただちに所要の制動力が得られ、上述した問題が回避可能となる。
こうして、締切電磁弁と射込弁の連携動作によって、切り替えに伴う衝動をほぼ完全に抑制した、スムーズかつ確実な減速・停車が実現される。この間、乗務員は電気ブレーキに対する指令を行うだけであり、空気ブレーキの操作は一切行う必要がない。
この巧妙にして操作が容易、しかも安全性が高いという、極めて完成度の高い機構こそが、日本とアメリカ、特に日本でSMEE/HSC系電磁直通ブレーキが市場を事実上独占しえた最大の要因であった。