공기제동장치의 원리를 위 그림을 보면서 설명하면 우선 공기압축기에서 만들어낸 9기압의 주공기가 동력차 및 객차에 붙어있는 (제동)패널의 감압밸브를 거치면서 5.4기압으로 압력이 낮춰진 후 보조공기통에 저장된다.
동력차의 경우 제륜자와 차륜답면의 마찰을 이용하여 제동력을 발생시키는데 보조공기통의 공기(5.4기압)는 제동 패널의 분배변·중계변을 거친 후 최대 3.8기압으로 제동통에 들어가 제륜자를 왼쪽으로 밀고 제동이 걸리게 되어 있다. 이 제륜자에 의한 제동장치는 값이 싸서 경제적을 뿐 아니라 제륜자가 차류답변을 늘 깨끗하게 청소하여주고 차륜답면과 제륜자의 마찰시 발생하는 열방산 효과도 좋아 철도차량의 제동장치로 많이 쓰이지만 마찰계수가 속도에 따라 변화가 심하고 제륜자의 마모도 심한 단점이 있다.
동력차의 공기제동장치중 특기할 만한 것은 차량을 장기간 사용치 않고 정차시켜 놓을 경우 (정차시에는 언제나 제동이 잡혀있어야 안전하다) 제동통의 공기가 소량씩 점점 새어 나가버려 제동력이 약해지고 심하면 경사면으로 밀려 내려가 큰 사고를 일으킬 수도 있다. 공기압축기가 동작하지 않는 정차 중에 이렇게 제동통의 공기가 점점 새어 나가면 자신은 공기를 공급 받지 못하면서 제동통으로 계속 공기를 공급해야 하는 보조공기통의 압력도 5.4기압에서 점차 떨어지게 되고 5.4기압과 평형을 이루고 있던 스프링의 압력에 의해 피스톤이 오른쪽으로 밀린다. 이때 레버의 고정점을 중심으로 반대편의 갈고리 모양 부분은 왼쪽으로 밀려가 제륜자를 바퀴쪽으로 밀어 제동을 계속 잡고 있게 되고 장기간 유치시에도 차량이 앞뒤로 움직일 염려가 없어져서 안전하다.
제동통에 들어가는 3.8기압의 공기는 시속 200km전후의 고속에서는 압력을 반감시켜 제동력을 줄여줌에 의해 고속에서 과도한 힘으로 제륜자가 차륜답면에 압착됨으로써 생길 수 있는 차륜의 활주(Skid) 및 차륜답면의 손상을 방지토록 되어 있다.
동력대차에는 바퀴 1개당 1세트의 제동통과 제륜자가 붙어 있어 6개의 동력대차를 가지고 있는 K-TGV 열차에는 총 24개 셋트의 답면제동장치가 설치되어 있다.
차축(차륜과 일체가 되어 두 바퀴를 달고 있는 축)에 전동기가 설치되는 동력차의 경우는 디스크를 설치할 만한 공간이 없어 답면제동을 하고 있으나 전동기가 붙지 않는 객차의 차축에는 충분한 공간이 있기 때문에 차축당 4개씩의 디스크를 붙어 강력한 제동력을 발휘하게 한다. 차량전체로 보면 17개 대차에 총 34개 차축이 있고 차축당 4개씩 총 136개의 디스크제동장치가 설치된 꼴이다. 이는 제동통의 공기압에 의해 작동하는 패드와 디스크 사이의 마찰력으로 제동을 잡아주는 구조로 차륜답면의 모양과는 상관없이 설치되므로 마찰면을 넓게 할 수 있어 열방산, 영응력에 좋은 효과가 있기 때문에 제동부하가 큰 철도차량에 사용되고 있다.
객차의 제동장치에서 중요한 것은 제동전자변을 객차마다 설치하여 기관사가 제동을 잡으면 배터리 전원 직류 72V로 모든 객차의 제동전자변을 4동시에 여자시켜 제일 앞 객차부터 제일 끝 객차까지 일제히 제동관공기를 대기중으로 방출해주면 이를 신호로 하여 객차마다 붙어있는 제동 패널상의 분배변 및 중개변이 작동하여 보조공기통의 5.4기압 공기를 3.8기압으로 바꾼 후 제동통으로 보내 제동을 잡아준다. 이렇게 함으로써 기관사가 제동을 잡아
또 초속83m로 달리는 열차에서 실시간으로 모든 차량의 제동을 일제히 잡을 수 있도록 하여 제동 효과를 만족스럽게 하는 것이다. 이러한 제동시스템을 전공(Electro-Pneumatic)방식 브레이크시스템이라 부른다.
또 보조공기통에 저장된 공기를 재빨리 제동통에 보내주기 위해 각 객차마다 역시 전기로 작동되는 완해전자변을 두어 이 역할을 맡김으로써 제동을 걸어 일단 제동통의 공기가 빠져나간 후 지체없이 공기를 다시 채워 다음 제동이 필요할 때를 준비하고 대기한다.
