日本の鉄道信号
信号機を新規に設置する場合、取り付ける前にレンズ清掃や機構内部の整備を行い、電球式の場合は柱に信号機を取り付けてから電球を挿入する。電車線路とは離隔距離が必要である。コンクリート柱の場合、段堀で掘削を行ない、根かせをUボルトで取り付け、底板を据えて水平に固定する。鋼管柱の場合、コンクリート基礎の上に柱を設置し、配線用の穴は電線に無理を与えない程度の大きさで空ける。軟弱地盤の場合は電柱基礎枠を用いて施工する。
鉄道信号機を使用しない場合、「×印を信号機に付ける」「信号機を線路に対して横に向ける」といった措置が行われる。この措置は、信号機が故障による消灯(この場合、列車を緊急に停止させなければならない)と受け止められないようにするためである。併合閉塞によって閉塞扱いを頻繁に取りやめることが想定される場合は中間駅の信号機に信号機使用停止標を設置する。
信号機が故障したときや信号機が設置されていない場合に、手旗や合図灯を用いて信号を現示する。合図灯は夜間に用いられるもので、スイッチを操作することで緑色と赤色に転色できる。
手信号には、以下の種類がある。
出発・場内信号機やそれにあたる車内信号機が故障で使用することができないときに、それら主信号機の代用として使用する。通称、手代。駅の「代用手信号現示位置」と書かれた所が現示位置となり、臨時手信号によって現示する。また、出発・場内信号機の設置している場所に係員を派遣することが困難な場合は出発・場内信号機に手信号代用器を常設しており、臨時手信号の代わりに手信号を現示する。
手信号代用器は、他信号機のように地上信号機に常設されている常設型の他に、使用する時だけ持ち込み設置する可搬型の物がある。また、新幹線鉄道に建植される手信号代用器には進行現示の一灯のみしかない進行手信号代用器という物もある。この代用器の場合、単独現示では無く併設される地上信号機と共に使用される。手信号代用器は転てつ器との連鎖がなく、取り扱う際は操作用スイッチの復位失念に気を付けなければならない。
通過信号機を使用することができないときに、その代わりに使用する。信号の種類は「進行」のみである。
代用手信号・通過手信号を用いる以外で特に手信号を現示する必要がある場合の手信号。信号の種類は「停止」「徐行」「進行」の3種類あり、特に停止の場合は現示の方法も多様である。
閉塞に関係なく列車を緊急に停止させる場合や信号機故障の際に列車をそこで抑止(停止)させておく場合に使用するものである。昼間のみ赤色旗が使用され、昼夜問わず赤色灯で現示できる。昼間、赤色灯と赤色旗のいずれも所持していない場合は両腕を高く上げるか、緑色灯以外の灯を急激に振ることで現示する。夜間、赤色灯を所持していない場合は緑色灯以外の灯を急激に振ることで現示する。
線路支障などで列車の速度を落させて運転させる場合に使用するもので、保線係員により現示される。昼間は赤色旗と緑色旗を絞ったまま頭上で交差させ、夜間は緑色灯を点滅させる。昼間に旗を所持していない場合は両腕を左右に伸ばし、緩やかに上下に動かすことで現示する。
信号機故障や工事などの場合に列車を進行させる場合に使用されるものである。昼間のみ緑色旗が使用され、昼夜問わずは緑色灯で現示できる。昼間、緑色灯と緑色旗のいずれも所持していない場合は片腕を高く上げる。
特殊信号は、突発的な事象によって列車を緊急的に停止させるときに用いる。種類と現示方式として以下のものがある。
信号炎管の赤色火炎により停止信号を現示するもの。係員が携帯する携帯用信号炎管、列車の屋根上に設置している車両用信号炎管、踏切付近などに設置している地上用信号炎管の3つがある。信号炎管は自動車用の「緊急保安炎筒(いわゆる発炎筒)」とは別のものである。この信号炎管は運転台や踏切警士の詰所に常備される。
また発炎信号は、列車に対して停止する限界を示す必要のある場合(例えば、伝令法で救援列車を運転し故障列車の手前に停止する時、救援列車を停止させる限界を示す)に使用することができる。
不点火を考慮して炎管を2つ同時に使用するよう求められており、別の列車が接近した際は再点灯する必要がある。
踏切内の押しボタンで発火させるタイプもある。しかしこのタイプは発炎時には補充する必要があること、また沿線で火災を起こす可能性があることから順次、点滅型の特殊信号発光機に置き換えられている。
警音によって停止信号を現示するものである。運転台に設けられた列車防護無線装置のボタンを押下することで、周辺を走る列車・車両に警音を鳴らせる。
灯火の明滅(点滅)によって停止信号を現示するものである。
落石、雪崩、強風、踏切などに対して警戒を要する地点(支障箇所)に設けられる装置。特発(とくはつ)と略される場合もある。私鉄では踏切非常警報機、踏切非常警報灯と称する場合もある。平常時は滅灯しており、異常発生時に点灯して停止信号が現示される。支障箇所から800 m以上の視認距離を確保できるよう設置される。この視認距離は、異常時にのみ緊急で停止信号が現示されることから、通常の信号機の600 mに200 mの余裕を加えたものである。非常ボタンなどの取り扱いによって作動する。
現示方式は、五角形に並んだ赤色灯が連続2灯ずつ反時計回りに回転しながら点灯する「回転形」(I形)のほか、棒状に点滅する「点滅形」(II形)が代表例である。「回転型」は、人が発煙筒を右手で保持して時計回りで回転させる様子を参考とした。「点滅型」は、従来主流であった「軌道回路短絡器と信号炎管の組み合わせ」による列車防護に代わる方法として、1989年(平成元年)に製品化されたものである。信号炎管の取付台にそのまま取り付けられる形状である。私鉄では、赤色灯を4灯または2灯同時に点滅するものや、踏切が正常に動作していることを示す遮断反応灯(動作反応灯)と一体の機構となっている例がある。また、特殊信号発光機ではなく、単灯の「非常報知灯」などが同じ役割を持つことがある。
特殊信号発光機は、さまざまな使用用途がある。
この他、長大トンネル箇所などでトンネル支障による事故から列車を防護するためトンネル入口に設置しているもの、工事用、船が橋梁に衝撃しその影響で線路が歪んだことを検知する橋梁偏位用などもある。
信号雷管を列車が踏んだ際の爆音により停止信号を現示させるもの。信号雷管を30 m間隔で2個レールに仕掛け、車輪が雷管を踏み爆音を生じさせる。停止位置は必ず発雷信号による停止現示の内方になる。しかし、近年では防護無線等の発達により使用されなくなっている。
1872年(明治5年)の鉄道開業から場内信号機や遠方信号機の建植が行われ、現在の「進行」「注意」「停止」はそれぞれ「無難」「注意」「危害」と称されていた。しかし、これは手旗の代用として用いられており、腕木が下がっている「無難」と腕木が上がっている「危害」を遠くから見えるようにした。これは「セマフォア相図柱」と呼ばれている。その後、腕木末端が魚尾型(主信号機)もしくはV字型(従属信号機)の腕木式信号機が用いられ始めた。
その後、地方で鉄道が開業するが米国式(北海道)やドイツ式(九州)のような違いや、官営鉄道でも東西で方式に違いがあった。そのため、初期の鉄道信号機の広がりは様々な方式が折衷する中で混乱が見られたといわれている。そのため、1901年(明治34年)の「鉄道信号規程」によって官民ともに全て統一された。また、その直前の1900年(明治33年)には進行を示す信号を白色から緑色に変更している。出発信号機が本格的に運用されるようになるのは大正時代に入ってからである。
1904年(明治37年)に甲武鉄道で日本初の直流軌道回路による自動閉塞式を採用した際、米国のUSS社から輸入した円板式信号機(バンジョー型信号機)が使用された。また、現在見られる多灯式色灯信号機が用い始めたのは京阪電気鉄道であり、これは米国のUSS社から輸入して1915年(大正4年)から使用開始となった。官営鉄道における色灯式信号機の採用は1920年代(大正10年代)以降であり、東京 - 有楽町が最初であった。この時、新宿駅下り場内信号機には現在の灯列式入換信号機に類似した灯列式のものが導入された。誘導信号機が生まれたのは1921年(大正10年)の規程の改正である。また、灯列式の入換信号機が導入されたのは1926年(大正15年)で、米国のUSS社から輸入された3灯式のものを使ったが、これがそのまま今日見かける灯列式の入換信号機となった。信号機に使われる電球は「A形」が用いられ、1925年(大正14年)から国産されるようになったが、1970年(昭和45年)に量産性が高い自動車用の電球を改良した「G形」の電球が使われ始めた。G形はA形と比べ、価格が抑えられ、寿命が長く、同時断線や接触不良を減らせる利点があった。
自動閉塞式の導入につれて、当時主流であった機械式の腕木式信号機の可動部分が故障しやすいという欠点が目立ち始めた。そして、色灯式信号機は視認性も良く、保守作業の手間もかかりにくいとして鉄道信号の主流となっていった。単灯式の色灯信号機は1933年(昭和8年)に採用されたが、1965年(昭和40年)の運転保安設備基準規定および信号設備基準規程の制定に伴い順次姿を消していった。レンズ径ははじめは甲形(外径8インチ)と乙形(外径6インチ)の2種類を汽車線用(前者)と電車線用(後者)で採用されたが、レンズの改良に伴い乙形でも十分な視認性を確保できることから乙形を採用することになった。
電力を削減するため、列車の接近によって信号機が点灯する方式も検討されたことがある。愛知電鉄の美合駅では1933年から列車が接近したときのみに点灯する信号機を採用し、数年間で31パーセントの電力を削減した。一方で、国鉄でも東海道本線の大船 - 平塚で試験したが、運転士からは旅客線と貨物線の並行並行区間では紛らわしいと不評で本採用には至らなかった。
1957年(昭和22年)に信号現示の確認距離が600 m以上になったことに伴って中継信号機が生まれ、入換信号機と入換標識の分離に伴い入換信号機には入換信号識別標識を取り付けることとなった。中継信号機の設置が進んだが、1965年(昭和40年)には確認距離が不足する信号機に対してはその外方にある信号機で列車の速度を制限する信号を現示(例えば注意信号の外方では減速信号を現示する)することとして設置を抑制することになった。
1990年(平成2年)に信号機の筐体の軽量化が図られ、1991年(平成3年)に営団地下鉄で日本初のLED式信号機が導入され、1995年(平成7年)4月には阪神淡路大震災の復旧として大阪 - 神戸間のLED式色灯信号機が導入された。また、白色LEDの開発により入換信号機識別標識に用いられる月光色の表現が可能となったため、2002年(平成14年)以降に入換信号機のLED化が行われるようになった。
2005年6月28日にJRで最後まで腕木式信号機が残っていた八戸線陸中八木駅の腕木式信号機が色灯式に置き換えられJRのすべての駅から腕木式信号機が消滅し、現役で使用されている腕木式信号機の残存箇所は津軽鉄道金木駅・五所川原駅のみとなった。列車本数が多くなく、観光資源として有用であり、一部の部品の供給がある2021年現在は撤去・更新の予定はないという。国鉄や大手私鉄の大都市路線ではおおよそ1960年代、ローカル線や中小私鉄でも1980年代には自動化され廃止される例が多かったが、一部のローカル線や私鉄では2000年代初期まで使われていた。また、相対的に列車本数が少ない貨物線や専用線では、自動化にかかる費用との兼ね合いで、ごく最近まで腕木式信号機を使用し続けている例が見られた。例えば福島臨海鉄道では2015年まで、小坂製錬小坂線は2009年の路線廃止まで使われ続けていた。腕木式信号機の中には「停止」・「注意」・「進行」の3つの現示を表示できるものも存在したが、筑豊本線筑前内野駅 - 筑前山家駅間に残っていたものが1960年(昭和35年)3月3日に色灯式に置き換えられ消滅している。一方で、単灯式信号機は1936年(昭和11年)に奥羽本線で導入されたのが最初で、1995年(平成7年)11月9日に北海道ちほく高原鉄道の上常呂駅で使用を終えたのが最後であった。