Chúng ta biết vật chuyển động càng nhanh thì lực cần dùng để dừng nó lại càng lớn, bởi vì độ lớn động lượng của một vật bằng tích của khối lượng vật với tốc độ chuyển động của nó. Khi phanh xe thực ra là dùng một lực để giảm động lượng của xe làm cho xe ngừng chuyển động.
Ví như có hai xe tải không chở gì, một xe mở hết máy chạy rất nhanh, còn một xe chạy tương đối chậm thì động lượng của chiếc xe chạy chậm nhỏ, tương đối dễ phanh lại; lại ví như có hai xe tải chạy với tốc độ bằng nhau, một cái chở đầy hàng, một cái không chở gì thì phanh chiếc xe chở đây hàng khó hơn phanh chiếc xe không chở hàng, động lượng của nó cũng lớn hơn.
So với ô tô, tàu hỏa không những nặng hơn, khối lượng lớn hơn mà vận tốc chạy của tàu hỏa cũng cao hơn. Cần biết rằng, chỉ riêng đầu máy tàu hỏa hơi nước cũng nặng tới hơn 200 tấn, nó còn phải kéo mấy chục toa xe. Nói chung một đoàn tàu hơi nước có thể kéo được nhiều nhất là hơn 3.000 tấn bàng hoá, mỗi giờ còn có thể chạy được khoảng 50km. Tàu thỏa nặng như vậy, chạy nhanh như vậy, trong quá trình đang chạy nhanh muốn nó dừng lại ngay rõ ràng là một việc khá khó khăn. Chỉ tăng lực ma sát của phanh đối với bánh hoặc là làm cho tốc độ của bánh chậm lại, kéo dài khoảng cách phanh mới được.
Phanh tàu hỏa so với phanh ô tô phức tạp hơn nhiều, nó không giống như ô tô chỉ cần phanh bánh xe truyền động lại là được. Nếu chỉ phanh bánh của đầu tàu mà không phanh bánh toa tàu ở đằng sau thì do quán tính 10 toa tàu hoặc mấy chục toa tàu ở đẳng sau vẫn theo hướng cũ mà lên phía trước, tàu hỏa có thể trượt bánh đổ tàu. Vì vậy muốn phanh một đoàn tàu hỏa phải tăng lực ma sát với toàn bộ các bánh tàu hỏa.
Thiết bị phanh tàu hỏa gồm có một guốc hãm, hoạt động nhờ không khí nén đặt trên mỗi bánh. Người lái tàu chỉ cần ấn nút mở van không khí nén đặt trên đầu máy là không khí nén sẽ theo ống cao su dân đến tất cả các guốc hãm trên bánh, phanh chặt bánh lại.
Mặc dù tàu hỏa đã có thiết bị phanh như vậy nhưng do động lượng của nó quá lớn, lực ma sát tăng lên của phanh đối với bánh lại có hạn, cho nên sau khi người lái bắt đầu mở van phanh thì tàu hỏa vẫn còn tiếp tục trượt lên phía trước một khoảng cách khá dài mới có thể hoàn toàn dừng lại. Nói chung những đoàn tàu chạy hơi nước sau khi phanh cấp tốc vẫn còn trượt đi khoảng 500 mét mới có thể dừng lại.