ブレーキ
客車や貨車が馬車の技術を援用して出発したという歴史的経緯から、当初は機械的ブレーキをテコの原理で人が直接操作する手ブレーキが用いられた。また蒸気機関車では自車で得られる蒸気を利用する蒸気ブレーキが使用され、連結運転時には各車両にブレーキマンと呼ばれる操作要員を配置してブレーキを操作していた。しかし編成の長大化に伴い緊急時の操作遅延や指令伝達、ブレーキ力の不足といった問題が表面化し、運転台から総括指令可能な貫通ブレーキの開発が進められるようになった。
当時は蒸気機関車が動力車であったこともあり、最も簡便にブレーキの動力源を確保可能な真空ブレーキが1860年代にイギリスで実用化される。続いて1868年にはアメリカのジョージ・ウェスティングハウスによって圧縮空気を使用する直通ブレーキが発明された。しかし、これらは連結器破損等による列車分離事故やブレーキホース・ブレーキ管の断裂などによって空気が漏洩すると編成全体のブレーキ力が低下、または完全に得られなくなり安全性に深刻な問題があった。
この問題は1872年にジョージ・ウェスティングハウスが自動空気ブレーキを発明したことで解決が見られた。これは編成全体に引き通された1本のブレーキ管に圧縮空気を供給し、その減圧操作で各車両へブレーキ動作を指令する画期的なシステムである。