Ένα φρένο κενού χρησίμευε ως το καθολικό τυπικό σύστημα πέδησης σε σιδηροδρομικά τρένα μέχρι να αντικατασταθεί από τα πιο αποτελεσματικά και ασφαλή συστήματα πεπιεσμένου αέρα που χρησιμοποιούνται σήμερα. Το σύστημα πέδησης κενού λειτουργεί προκαλώντας κενό σε μια σειρά εύκαμπτων σωλήνων που τρέχουν σε όλο το τρένο. Αυτοί οι εύκαμπτοι σωλήνες συνδέονται με μονάδες εμβόλου σε κάθε φορέα οι οποίοι, όταν ενεργοποιούνται από το κενό, κλείνουν τις δαγκάνες των φρένων στους τροχούς μεταφοράς. Σε παλαιότερα τρένα ατμού, το κενό παρεχόταν από εκτοξευτές στην ατμομηχανή, ενώ τα νεότερα συστήματα χρησιμοποιούσαν ηλεκτρικά κινούμενες αντλίες κενού. Αν και τα συστήματα πεπιεσμένου αέρα είναι πλέον ο κανόνας στα περισσότερα νέα τρένα, εξακολουθούν να υπάρχουν σιδηροδρομικές εταιρείες που χρησιμοποιούν τροχαίο υλικό με συνδυαστικά φρένα πεπιεσμένου αέρα/κενού.
Αν και είναι γενικά αποτελεσματικά, τα απλά συστήματα πέδησης κενού έχουν ένα σοβαρό, μερικές φορές θανατηφόρο ελάττωμα, δηλαδή, οποιαδήποτε θραύση στους σωλήνες καθιστά ολόκληρο το σύστημα εκτός λειτουργίας. Αυτή η καταδικαστική «αχίλλειος πτέρνα» οδήγησε σε πολλά σοβαρά ατυχήματα που αφορούσαν τρένα φυγής και την τελική εγκατάσταση του ασφαλέστερου αυτόματου συστήματος πέδησης κενού. Τα αυτόματα συστήματα κενού κλείδωσαν όλα τα φρένα του τρένου εάν υπήρχε διακοπή της παροχής κενού. Αν και ασφαλέστερα, τα συστήματα ήταν ακόμα αργά για να ξεκινήσουν, ειδικά στην περίπτωση των μεγάλων τρένων. Αυτά τα προβλήματα απόδοσης οδήγησαν σιγά σιγά στην ευρεία εγκατάσταση συστημάτων πέδησης πεπιεσμένου αέρα που ενεργοποιούνται και απελευθερώνονται ταχύτερα και γενικά ασφαλέστερα.
Το σύστημα πέδησης κενού έχει, στην καρδιά του, μια κεντρική γραμμή κενού ή σωλήνα που διατρέχει το μήκος της αμαξοστοιχίας. Η γραμμή είναι συνήθως ένας χαλύβδινος σωλήνας στα βαγόνια που ενώνεται με εύκαμπτους σωλήνες μεταξύ των μεμονωμένων βαγονιών. Ο τελευταίος φορέας έχει ένα κενό εξάρτημα που έχει εισαχθεί στο άκρο της γραμμής κενού του για να κλείσει το κύκλωμα. Στις ατμομηχανές, ένας εκτοξευτής παρέχει το κενό για τα φρένα και ρυθμίζεται από μια σειρά μοχλών στην καμπίνα του οδηγού. Αυτοί οι εκτοξευτές είναι απλές συσκευές βεντούρι που λειτουργούν με ατμό και αντλούν επαρκή αρνητική πίεση για να ενεργοποιήσουν το σύστημα πέδησης κενού.
Όταν απαιτείται δύναμη πέδησης, ο μηχανοδηγός ενεργοποιεί τον εκτοξευτήρα που αντλεί αέρα από την κεντρική γραμμή, δημιουργώντας έτσι ένα κενό στο σύστημα. Ένα συγκρότημα εμβόλου πέδησης είναι τοποθετημένο στην κάτω πλευρά κάθε φορέα και συνδέεται με την κεντρική γραμμή κενού. Όταν κινείται από την αρνητική πίεση στο σύστημα, αυτό το έμβολο ενεργοποιεί μια σειρά συνδέσμων που τραβούν τα παπούτσια θραύσης επάνω στους τροχούς μεταφοράς. Όταν απελευθερωθούν τα φρένα, η υποπίεση μειώνεται και ο αέρας ρέει πίσω στον κύλινδρο του εμβόλου, μετακινώντας το προς τα πίσω και ανοίγοντας ξανά τη δαγκάνα του φρένου για να απελευθερωθούν οι τροχοί.