К середине XX века на железных дорогах мира наметилось два различных направления развития тормозной техники, которые можно условно назвать " европейским" и " американским". Они связаны с общими различиями подвижного состава и условий его эксплуатации. Поскольку на дорогах Западной Европы подвижной состав оснащен слабой винтовой сцепкой, воздухораспределители работают в грузовых поездах в медленном (грузовом) режиме, в то же время они имеют переключение на ускоренный режим для следования в пассажирском поезде. С другой стороны, приборы пассажирского типа нередко имеют так называемый длинносоставный режим, рассчитанный на следование в составе грузового поезда. Таким образом, большая часть этих приборов является универсальной.
Характеристики тормозов грузового типа в США и Канаде соответствуют условиям работы в поездах большой массы и длины, оборудованных автосцепкой, способной воспринимать значительные сжимающие и растягивающие усилия. Длины тормозных путей в этих странах заметно больше, чем на дорогах Западной Европы.
На советских железных дорогах в 20-х годах начали применять системы автотормозов с воздухораспределителем, разработанным изобретателем Ф.П. Казанцевым. Он же предложил несколько систем кранов машиниста, послуживших основой и для применяемых ныне. В 30-е годы И. К - Матросов создал более совершенный воздухораспределитель, конструкция и свойства которого позднее совершенствовались Московским тормозным заводом (ныне завод "Трансмаш"). Модели этих воздухораспределителей последовательно модернизировались в 60 - 80 - х годах.
С усложнением тормозной системы, ростом скоростей движения поездов, их массы и длины совершенствовались не только приборы управления и воздухораспределители. Возникла необходимость автоматической регулировки тормозной рычажной передачи, чтобы износ фрикционных и других узлов не ухудшал характеристики тормоза в процессе его эксплуатации. В связи с этим появились различные конструкции автоматических регуляторов рычажной передачи. Стремление упростить сложную и тяжелую рычажную передачу привело к созданию компактных конструкций тормозных блоков, включающих в себя тормозной цилиндр со встроенным в него автоматическим регулятором выхода штока цилиндра и устанавливаемых на тележке вагона. В различном конструктивном исполнении их используют во многих странах мира.
В тормозных системах для высокоскоростного движения часто применяют не только колодочный, но и так называемый дисковый или магнитно-рельсовый тормоз. Он позволяет перенести воздействие колодок с поверхностей колес на специальные диски или заменить его процессом взаимодействия магнитного башмака с рельсом. В скоростных пассажирских и пригородных электропоездах применяют также электропневматическое 66 торможение. Электропневматические тормоза срабатывают практически одновременно по длине поезда, поскольку приводятся в действие электрическим управляющим сигналом.
Без всех этих видов торможения уже невозможно представить себе движение современных поездов на участках со сложным профилем пути. В то же время главную роль в обеспечении безопасности движения продолжает играть фрикционный пневматический тормоз.
Перспективы развития тормозных систем определяются общими направлениями развития железнодорожного транспорта. Усилия ученых и конструкторов направлены на создание воздухораспределителей, приборов управления и питания, новых типов неметаллических колодок и др., обеспечивающих возможность безопасного вождения грузовых поездов массой 10 тыс. т и более, а пассажирских поездов - со скоростями 200 км/ч и более.
Получают развитие различные системы автоматического управления тормозами поездов. Они позволяют, например, автоматически выполнять различные режимы торможения и тяги по командам, которые передаются с одного пульта управления по всем тяговым единицам, рассредоточенным по длине соединенного грузового поезда. Управление может осуществляться телемеханическим способом или по радио. Созданы различные варианты этих устройств, предназначенных для грузовых, пассажирских, пригородных и других поездов. Все они сохраняют и возможность резервного ручного управления автотормозами краном машиниста.
Большое будущее принадлежит системам диагностирования тормозного оборудования в поездах или отдельных тормозных приборов при их обслуживании и ремонте. С использованием этих систем заметно сокращается время на подготовку и проверку тормозов на станциях и в пути следования, а главное - обеспечивается необходимый уровень безопасности движения. На это направлена, например, работа системы контроля целостности тормозной магистрали с передачей информации не только машинисту головного локомотива, но и на все остальные локомотивы соединенного поезда, на встречные и попутные поезда.
Фрикционные узлы тормозных систем претерпели за годы развития железнодорожного транспорта большие изменения. Во-первых, тормозная колодка и колесо уже не являются, как мы видим, единственным вариантом пары трения, хотя и получили наиболее широкое распространение во всем мире. В основном применяются чугунные колодки, причем как состав чугуна, так и различные добавки к нему постоянно совершенствуются. В настоящее время широко начинают применять неметаллические колодки из синтетических материалов, которые принято называть композиционными. При этих колодках уменьшается расход металла, существенно увеличивается срок службы колодок, что приводит к сокращению объема ручного труда по их замене и регулировке, а главное - обеспечиваются более короткие тормозные пути. На железных дорогах композиционными колодками оснащено более 90% грузовых и примерно половина пассажирских вагонов, и можно без преувеличения сказать, что без таких колодок современные скорости и массы поездов недостижимы.
Современные приборы управления обеспечивают возможность управлять тормозами локомотива вместе с тормозами состава и отдельно от них, а на пассажирских локомотивах - также электрическим тормозом одновременно с автоматическими тормозами. Краны машиниста имеют устройства для сокращения времени зарядки тормозной сети, а также устройства контроля обрыва поезда. Приборы управления обеспечивают и особые режимы экстренного торможения с максимально быстрым выпуском воздуха из тормозной магистрали.
Обязательным прибором, обеспечивающим безопасность следования поезда, является автостоп, установленный в кабине локомотива. Он вызывает экстренное торможение автоматически, если машинист не реагирует своевременно на запрещающий сигнал светофора.
Ожидается широкое использование роторно-винтовых компрессоров вместо традиционных поршневых, применяемых еще с XIX века. При одинаковой производительности они заметно меньше по габаритам, почти не шумят и не создают вибраций. Воздух, сжимаемый в таких компрессорах, меньше разогревается, а значит, в нем меньше содержится влаги, ухудшающей работу тормозов. Скоростной подвижной состав обязательно будет оборудоваться микропроцессорными противоюзными устройствами. Для обеспечения скоростей движения пассажирских поездов 200 км/ч и более разрабатываются новые материалы для фрикционных пар трения тормозов, а также принципиально новые типы тормозов, действующие на вихревых токах.
Отдельные единицы подвижного состава соединяют сцепными приборами. Вначале это была винтовая упряжь, изобретенная в США. Она состояла из петель или серег, свободно укрепленных на крюке вагона, и нарезного винта, вращая который можно сближать и раздвигать серьги. Быстрота работы и безопасность зависели в основном от квалификации сцепщика. Ручная винтовая сцепка сдерживала рост объема перевозок из-за недостаточной прочности, поскольку ее прочность определяется массой сцепки, а масса ограничена физической силой и квалификацией сцепщика. Другим существенным недостатком ручной сцепки является усложнение маневровой работы, поскольку необходимость скручивать стяжки вагонов увеличивает время формирования и вызывает дополнительные расходы на содержание сцепщиков. Велика также опасность травматизма.
Введение автосцепки взамен винтовой упряжи совпало с началом XX века. В 1890 г. железные дороги США начали, а в 1900 г. закончили полный перевод подвижного состава на автосцепку типа Дженни, изобретенную еще в 1876 г. С этого момента начинается активное внедрение автосцепки не только на американском, но и на других континентах.
В 1925 г. на американскую автосцепку перешла Япония, позднее - Китай и другие страны Азии. В 1906 г. в России на Московско-Казанской железной дороге курсировало 230 вагонов и локомотивов с американской автосцепкой. Широкое применение американской автосцепки выявило и ее принципиальные недостатки: неполная автоматичность действия, недостаточная область вертикального и горизонтального захвата, передача тяговой нагрузки на промежуточную деталь - коготь и др., поэтому появление автосцепки с новым двузубым контуром зацепления (контуром Виллисона), устраняющим указанные недостатки, затормозило дальнейшее применение этого варианта автосцепки. В процессе испытаний на советских дорогах ряда автосцепок лучшие результаты показала автосцепка СА-3, разработанная в Институте реконструкции тяги под руководством профессора В.Ф. Егорченко, имеющая двузубый контур зацепления. Перевод с винтовой упряжи на автосцепку в СССР начался в 1935 г., а закончился в 1957 г.