Un frein à vide a servi de système de freinage standard universel sur les trains de chemin de fer jusqu’à ce qu’il soit remplacé par les systèmes à air comprimé plus efficaces et plus sûrs utilisés aujourd’hui. Le système de freinage à dépression fonctionne en induisant un vide dans une série de tuyaux qui circulent dans tout le train. Ces flexibles sont reliés à des unités à pistons sur chaque chariot qui, lorsqu’ils sont actionnés par le vide, ferment les étriers de frein sur les roues du chariot. Sur les trains à vapeur plus anciens, le vide était fourni par des éjecteurs sur la locomotive, tandis que les systèmes plus récents utilisaient des pompes à vide à entraînement électrique. Bien que les systèmes à air comprimé soient désormais la norme sur la plupart des nouveaux trains, certains exploitants ferroviaires utilisent encore du matériel roulant avec des freins à air comprimé et à dépression.
Bien que généralement efficaces, les systèmes de freinage à dépression simples présentent un défaut grave, parfois fatal, c’est-à-dire que toute rupture des flexibles rend l’ensemble du système inopérant. Cet accablant «talon d’Achille» a conduit à plusieurs accidents graves impliquant des trains en fuite et à l’installation éventuelle d’un système de freinage à dépression automatique plus sûr. Les systèmes automatiques de vide bloquaient tous les freins d’un train en cas d’interruption de l’alimentation en vide. Bien que plus sûrs, les systèmes étaient encore lents à s’initialiser, en particulier dans le cas des trains longs. Ces problèmes de performances ont lentement conduit à l’installation généralisée de systèmes de freinage à air comprimé qui sont plus rapides à actionner et à relâcher et généralement plus sûrs.
Le système de freinage à dépression a, en son cœur, une conduite ou un tuyau d’aspiration central qui s’étend sur toute la longueur du train. La conduite est généralement un tuyau en acier sur les chariots relié à des tuyaux flexibles entre les chariots individuels. Le dernier chariot a un embout vierge inséré à l’extrémité de sa ligne de vide pour fermer le circuit. Sur les locomotives à vapeur, un éjecteur fournit le vide pour les freins et est régulé par une série de leviers dans la cabine du conducteur. Ces éjecteurs sont de simples dispositifs venturi à vapeur qui tirent une pression négative suffisante pour actionner le système de freinage à dépression.
Lorsqu’une force de freinage est requise, le conducteur du train actionne l’éjecteur qui aspire l’air hors de la ligne centrale, créant ainsi un vide dans le système. Un ensemble de piston de freinage est monté sur la face inférieure de chaque chariot et connecté à la conduite d’aspiration centrale. Lorsqu’il est déplacé par la pression négative dans le système, ce piston active une série de liaisons qui tirent les patins de rupture contre les roues du chariot. Lorsque les freins sont relâchés, le vide diminue et l’air retourne dans le cylindre à piston en le déplaçant vers l’arrière et en rouvrant l’étrier de frein pour libérer les roues.