O frână de cale ferată este un fel de sistem de frânare pe un vagon. Frâna de cale ferată a trecut prin multe schimbări în erele succesive ale transportului feroviar. Sistemele de frânare feroviare mai vechi și mai primitive au evoluat în aparate mai moderne pentru a face față cerințelor mai mari ale trenurilor moderne.
În cele mai vechi și mai simple sisteme de frânare de cale ferată, frânele de cale ferată erau acționate de un individ. Această persoană a fost numită uneori „frână”. Inginerul a folosit semnale pentru a comunica când ar trebui aplicate frânele mecanice.
O frână cu fermoar este un exemplu de unul dintre tipurile mai simple de frâne care au dominat designul timpuriu al șinei. În frâna cu fermoar, sabotul de frână este controlat de pârghii. Unii alții folosesc o acțiune de tip șurub.
În dezvoltarea frânelor de cale ferată, proiectanții au început să folosească presiunea cazanului ca agent de frânare. Acest lucru a condus în cele din urmă la forme mai sofisticate de frâne de cale ferată, inclusiv sisteme de frână de cale ferată continuă și sisteme de frânare cu aer. Sistemul de frânare continuă a apărut pentru prima dată ca o „frână de lanț”, unde un lanț lung a furnizat un agent de frânare mai cuprinzător. Au ajuns să fie folosite și sisteme hidraulice.
În sistemele de frânare cu aer, presiunea a devenit agentul de frânare eficient. În unele părți ale lumii, a apărut un sistem diferit, numit adesea sistem de vid. Sistemul de vid a fost în unele cazuri mai ușor de implementat, dar frânele pneumatice au fost adesea considerate mai eficiente.
Noile tipuri de frâne de cale ferată au înlocuit modelele anterioare. Un fel de frână electronică modernă este frâna electromagnetică sau EM. Acest tip de frână folosește un semnal electric pentru a implementa o execuție mecanică a cuplului de frânare. Acolo unde alte sisteme „electropneumatice” erau populare, frânele EM au ajuns să domine o mare parte din tehnologia de frânare feroviară.
Frânele de cale ferată moderne utilizează adesea principiul frânării regenerative. Frânarea regenerativă este o strategie de deturnare a energiei active a unui vehicul și de utilizare a acesteia pentru frânare. Această tehnologie de frânare ultra-eficientă este foarte folosită și în alte tipuri de vehicule. Există multe modalități de a face un sistem de frânare regenerativ, având de-a face cu conversia eficientă a unui tip de energie în altul.
Când istoricii se uită la evoluția tehnologiei feroviare, ei pot vedea cum modernizarea a schimbat fața transportului în ultimele câteva secole. Observarea schimbărilor în frânele de cale ferată face parte din acest studiu. Alături de sistemele auto personale, sistemele de frânare feroviare au fost actualizate continuu pentru a furniza puterea de frânare necesară vehiculelor moderne mai puternice.