Tyhjiöjarru toimi yleisenä vakiojarrujärjestelmänä rautatiejunissa, kunnes se korvattiin nykyään käytetyillä tehokkaammilla ja turvallisimmilla paineilmajärjestelmillä. Tyhjiöjarrujärjestelmä toimii indusoimalla alipaineen sarjaan letkua, jotka kulkevat junan läpi. Nämä letkut on kytketty kunkin vaunun mäntäyksiköihin, jotka alipaineen avulla sulkevat vaunun pyörien jarrusatulat. Vanhemmissa höyryjunissa tyhjiö toimitettiin veturin ejektorilla, kun taas uudemmat järjestelmät käyttivät sähkökäyttöisiä tyhjiöpumppuja. Vaikka paineilmajärjestelmät ovat nykyään normi useimmissa uusissa junissa, yhä on rautatieoperaattoreita, jotka käyttävät liikkuvaa kalustoa yhdistetyillä paineilma/tyhjiöjarruilla.
Vaikka yksinkertaiset tyhjiöjarrujärjestelmät ovat yleensä tehokkaita, niissä on yksi vakava, joskus kohtalokas virhe, eli mikä tahansa letkujen katkeaminen tekee koko järjestelmän toimintakyvyttömäksi. Tämä hirvittävä “Akillesjänne” johti useisiin vakaviin onnettomuuksiin, jotka koskivat pakenevia junia ja lopulta asensivat turvallisemman automaattisen tyhjiöjarrujärjestelmän. Automaattiset tyhjiöjärjestelmät lukitsivat kaikki junan jarrut, jos alipaineen syöttö keskeytyi. Vaikka järjestelmät olivat turvallisempia, niiden käynnistäminen oli edelleen hidasta etenkin pitkien junien tapauksessa. Nämä suorituskykyongelmat johtivat hitaasti paineilmajarrujärjestelmien laajaan asentamiseen, jotka toimivat nopeammin ja vapautuvat ja ovat yleensä turvallisempia.
Tyhjiöjarrujärjestelmän ytimessä on keskusimuri tai putki, joka kulkee koko junan. Linja on tyypillisesti vaunujen teräsputki, joka on liitetty joustavilla letkuilla yksittäisten vaunujen väliin. Viimeisessä vaunussa on tyhjä liitin työnnetty tyhjölinjansa päähän piirin sulkemiseksi. Höyryvetureissa ejektori toimittaa jarrujen tyhjiön, ja sitä ohjaavat kuljettajan ohjaamossa olevat vivut. Nämä suuttimet ovat yksinkertaisia höyrykäyttöisiä Venturi -laitteita, jotka vetävät riittävän alipaineen tyhjiöjarrujärjestelmän käyttöön.
Kun jarrutusvoimaa tarvitaan, veturinkuljettaja aktivoi ejektorin, joka imee ilmaa ulos keskilinjasta ja luo siten tyhjiön järjestelmään. Jarrumäntäkokoonpano on asennettu jokaisen vaunun alapuolelle ja liitetty keskuspölynimuriin. Kun järjestelmän alipaine liikuttaa, tämä mäntä aktivoi sarjan nivelsiteitä, jotka vetävät katkaisukengät ylös vaunun pyöriä vasten. Kun jarrut vapautetaan, tyhjiö vähenee ja ilma virtaa takaisin männän sylinteriin liikuttamalla sitä takaisin ja avaamalla jarrusatula uudelleen vapauttaakseen pyörät.