Havalı frenler, basınçlı hava kullanarak bir trenin hızını düşürmenin etkili bir yoludur. Bu frenler, trenleri, otobüsleri ve büyük kamyonları durdurmanın birincil yoludur. Frenleri uygulamak için hava basıncıyla itilen yaylı bir piston kullanırlar. Hava basıncı, sistemin sabit bir hava beslemesine sahip olmasını sağlamak için düzenlenen motor tahrikli bir kompresör tarafından üretilir. Basınçlı hava, hava rezervuarlarında depolanır ve frenleri uygulamak ve serbest bırakmak için hava freni kontrol valfleri (CCV) tarafından kontrol edilir. temel havalı fren silindiri 6 bileşenden oluşur: fren borusu, araç kontrol valfi (CCV), yardımcı ve acil durum hava depoları, bir fren silindiri ve tutma valfi.

Besleme sistemindeki hava filtrelenir, kurutulur, sıkıştırılır ve ana hava depolarında depolanır. Hava basıncı 130 ila 140 psi'de tutulur. Ana hava depolarındaki hava, bir dizi pnömatik kontrol vanası ile yardımcı ve emercensi hava depolarına aktarılır. Trendeki her arabaya kendi yardımcı hava deposu verilir. Fren borusu braketine yapıştırılmış olan CCV, Servis ve Acil Durum olmak üzere 2 valf bölümüne sahiptir. 3 işlevi vardır: yardımcı ve emercensi rezervuarları fren borusundan doldurmak, fren sistemini çalıştırmak ve serbest bırakmak.

CCV, karmaşık bir valf tertibatıdır, ancak temel işlevi, bir fren uygulaması sırasında her araçta hava basıncını korumaktır. Buna "fren borusu basıncını koruma" denir. Yardımcı ve acil durum rezervuarlarının, fren borusunun yeniden yükleyebileceğinden daha hızlı boşalmasını önler. Bu sorun, tren kaçaklarının sık görülen bir nedenidir. Bundan kaçınmanın basit bir yolu, tren frenlerini uzun yokuşlarda kullanmamak ve fren borusundaki hava basıncının sıfır psi'ye düştüğü noktaya yalnızca bir kez uygulamaktır.

Üç valfli geleneksel sistemlerde ayak değerinin Lap konumu, havayı pistonun bir tarafından diğer tarafına boşaltır. Bu, yalnızca üçlü valf fren borusu boyunca ani bir hava basıncı düşüşü algıladığında acil durumlarda kullanılır. Bazı üçlü valfler ve dağıtıcılar, hava basıncındaki hızlı düşüşü algılayan sensör valfleri ile donatılmıştır. Bu, frenlerin uygulanma hızını artırır, ancak bir acil durum uygulamasını başlatmak için buna güvenilemez.

Her arabada bir acil durum rezervuarı bulunur ve fren borusundan şarj olur, ancak acil durum valfi açılıncaya kadar devreye girmez. Bazı trenler ayrıca, aynı işlevi yerine getiren ancak fren kontrolünü iyileştiren dereceli bir serbest bırakma özelliği içeren, dağıtıcı adı verilen üçlü valfin özel bir versiyonuyla donatılmıştır. Bu, aynı etkiyi elde etmek için sensör donanımlı bir hava dağıtım kontrolü kullanan modern havalı fren sistemlerinde kullanılmaz. Hava dağıtım kontrolü tipik olarak fren borusunun ucuna takılır ve araç ayrıldığında kapanan açılı musluklara sahiptir.