자동차의 제동은 운전자가 브레이크 페달을 밟게 되면 그 압력이 곧 바로 브레이크 오일로 전달되어 휠 시린다(Wheel Cylinder)에 압력이 가해져 브레이크 슈가 차륜을 압착시켜 차륜의 회전을 저지함으로써 곧 바로 제동작용이 이루어지는 소위 직통공기제동 시스템으로 되어있다.
그러나 열차에는 이와 같은 직통제동장치를 사용할 수가 없다. 왜냐하면 열차는 자동차와는 달리 많은 객화차를 연결하고 운행하기 때문에 운행도중에 발생할 수 있는 열차가 분리되었을때 분리된 앞 뒤의 차량을 동시에 자동적으로 정차시킬 수가 없기 때문이다. 뿐만아니라 긴 열차의 후부에서 기관사가 알지 못하는 사고가 발생했을때 열차후부에 승차한 열차승무원이나 승객들이 긴급하게 열차를 비상정차시킬 필요가 있다. 만일 열차가 상구배 구간을 운행중에 열차 중간에서 분리가 됐다고 가정했을때 동력차가 붙어있지 않은 후부의 차량은 분리가 된체 어느정도까지 굴러가다가 자연정차를 하게되고 정차후 중력에 의해 자동적으로 후부로 굴러내려가기 시작할 것이고 제어가 불가능한 상태에서 점점 가속도가 붙어, 결국 큰 사고로 이어질 것은 자명한 일이다.
이런 문제점을 보완하기 위해 개발된 제동장치가 '관통제동 시스템'이다. 관통제동 시스템 중 매개체를 압력공기를 사용하는 것을 관통공기제동이라하는데 이는 차량의 콤퓨레셔에서 생성된 압축공기를 공기파이프와 호스를 통해 각 차량에 별도로 장착된 보조 또는 공급공기통에 저장해 놓았다가 기관사가 제동변을 사용하거나, 열차가 분리되거나, 열차승무원 또는 승객이 비상변을 사용하게 되면 제동관 파이프내의 압력공기를 대기로 배출시켜 파이프내의 빠진 압력차이 만큼의 압력공기를 별도의 공기통에 저장된 통에서 제동통(Brake Cylinder)으로 밀어넣어 피스톤을 밀어 브레이크 슈가 차륜을 압착하게 하는 원리이다.
관통공기제동은 이런 작용으로 인하여 공주시간과 거리가 길어지게되고 따라서 제동거리도 길어지게 되는 것이다. 하지만 길게 차량이 연결된 구조의 열차안전측면으로 보면 많은 장점을 갖고 있는 것은 사실이다.