空氣制動的發明家——喬治·威斯汀豪斯在空氣制動機出現以前，鐵路列車的制動是一項困難的工作。在鐵路出現初期，由於列車車廂數量較少、速度較慢，當時主要依靠蒸汽機車的逆汽制動、以及以人力為制動原動力的閘瓦制動；但當鐵路運輸不斷發展，列車變得更長、更快，對列車的制動性能要求變得越來越高。
1866年，美國一位年輕人喬治·威斯汀目睹了一起鐵路事故，了解到既有制動裝置的不足。1869年，當時年僅23歲的喬治·威斯汀豪斯通過大量的研究和試驗，成功研製了世界上第一套“直通空氣制動機”。這套制動系統包括了一台空氣壓縮機，它將空氣加壓到壓強為每平方英寸50至70磅的壓縮空氣並儲存在總風缸內，進行制動時，司機打開閥門，讓壓縮空氣流通過車輛之間的風管，進入分別安裝在每節車廂的制動缸內，而壓縮空氣將制動缸內的活塞鞲鞴推出，再通過一系列拉桿和槓桿作用迫使閘瓦壓向車輪，實現制動的目的；而在緩解時，司機通過操縱閥門，使制動缸和管路中的壓縮空氣排向大氣，從而令制動缸內的復原彈簧將活塞鞲鞴壓回到風缸內，使閘瓦離開車輪 。同年。在賓夕法尼亞州鐵路的一列旅客列車上裝上了新發明的空氣制動機進行試驗，結果表明空氣制動機效果良好，能夠成功避免事故的發生。
