Những chiếc xe khách, xe tải đang hoạt động hiện nay chủ yếu sử dụng hệ thống phanh khí cổ điển nhưng cực kỳ an toàn. Nó là hệ thống phanh khá phổ biến, thường sử dụng trên các loại xe hạng nặng như xe tải, xe buýt, thậm chí xe tăng hoặc tàu lửa. Ưu điểm của loại phanh này là có thể sử dụng tần suất lớn, tạo ra lực hãm cực lớn.

Các xe đầu kéo, xe buýt và tàu hỏa đều sử dụng phanh khí nén mà không lựa chọn phanh thủy lực bởi khi có hiện tượng rò rỉ, dầu phanh có thể bị chảy hết khỏi hệ thống hãm, còn phanh khí nén không bị như vậy. Mặt khác, các phương tiện vận tải hạng nặng (cả người và hàng hóa) yêu cầu về độ an toàn rất cao. Một đoàn tàu với tải trọng hàng nghìn tấn hàng hóa, hàng trăm hành khách, với động năng lớn, tốc độ cao, sẽ cực kỳ nguy hiểm khi dầu phanh bị rò rỉ.

Phanh khí sử dụng khí nén trực tiếp, tức là sử dụng một máy nén khí được kết nối với trục khuỷu qua hệ thống ròng rọc hoặc trực tiếp từ bánh răng, sau đó hút khí và nén vào bình áp suất. Khi lái xe nhấn phanh, các đường ống được nạp đầy khí nén để ép các má phanh.

Năm 1869, một kỹ sư tên là George Westinghouse cảm thấy hệ thống phanh lúc bấy giờ không an toàn đối với tàu hỏa. Vì vậy, ông đã sáng chế ra hệ thống phanh khí nén sử dụng van ba ngả đầu tiên, dùng cho xe chở khách chạy trên đường ray. Phanh của Westinghouse có nguyên lý hoạt động ngược hẳn so với hệ thống phanh khí nén trực tiếp.

Van 3 ngả có 3 cửa nối với 3 đường khí khác nhau: một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tích khí, một cửa dẫn tới các xi lanh công tác của cơ cấu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứa phụ.

Như vậy, một hệ thống "van 3 ngả" sẽ thực hiện các chức năng sau:

- Nạp khí: hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhả phanh; nghĩa là khi đoàn tàu không hoạt động, nó luôn trong tình trạng được phanh. Chỉ khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp (thông thường là 120psi) thì cơ cấu phanh mới thôi tác dụng, xe sẵn sàng khởi hành.

- Hãm phanh: khi lái xe đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Khi lượng khí trong hệ thống giảm thì "van 3 ngả" sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, cơ cấu hãm sẽ thực hiện chức năng phanh.

- Nhả phanh: sau khi thực hiện tác dụng phanh, một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh.

Thay vì dùng lực cơ học hay áp suất khí nén trực tiếp để tác dụng phanh giống như phanh thủy lực hiện nay. George Westinghouse sử dụng một bình chứa luôn được cung cấp đầy khí nén ở áp suất công tác để nhả phanh. Nói cách khác, chế độ phanh trong hệ thống "van 3 ngả" luôn được duy trì hoàn toàn cho đến khi có một lượng khí nén bị đẩy ra ngoài không khí.

Điểm an toàn nhất ở đây là giả sử toàn bộ khí nén bị rò rỉ hết ra ngoài thì mặc nhiên cơ cấu phanh sẽ được kích hoạt một cách tự động và cả đoàn tàu được hãm lại. Trong khi đó, nếu sử dụng phanh thủy lực, khi dầu phanh bị rò rỉ hết ra ngoài thì thực sự là một thảm họa.

Tất nhiên, lỗi hệ thống phanh sẽ do nhiều nguyên nhân, vì vậy, hệ thống phanh khí cũng không đảm bảo an toàn tuyệt đối. Hệ thống này cần phải được kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ, đồng thời, đảm bảo an toàn cho chiếc xe còn phụ thuộc rất nhiều vào tài xế.

Không phải xe khách hay xe tải nào cũng sử dụng hệ thống phanh cổ điển này. Theo quy định tại một số địa phương, xe buýt, xe khách sử dụng phanh dầu sẽ bị buộc ngưng sử dụng.