鉄道信号機
路側の信号機は、対応する線路のそばに適切に設置される必要がある。
電球の導入によって、日中でも十分視認できる明るさの色のついた光を出すことができるようになり、多くの鉄道事業者で色灯式信号機への移行が行われた。
頭部 (signal head) は信号機の現示を行う部分で、多数の現示を行う信号機では1つの信号機で複数の頭部を持っていることもある。信号システムによっては、単一の頭部に補助灯火を組み合わせることで、基本現示からの意味の変化を持たせることもある。
色灯式信号機には2つの形態がある。よく用いられている形態は複数灯火式のもので、電球とレンズが、交通信号機のようにそれぞれの色別に分離している。通常、ひさしがそれぞれの灯火に取り付けられて、外部から日光が差し込んで現示を誤解させることを防いでいる。また、色つきのフレネルレンズが使われて、光を集中させるようになっている。ただし、反射材は日光を反射させて誤認を招くため普通は使わない。灯火は垂直に並べられるか、三角形に配置され、通常は緑が一番上、赤が一番下に配置される。3現示以上の信号機では、色の組み合わせ表示のために複数の頭部を持っていることもある。
サーチライト式信号機も、あまり一般的ではないが用いられている。各頭部に1つだけ電球があり、ソレノイドにより色つきレンズ(ラウンデル roundel)が電球の前に動かされて現示を行う。この方式では日光により色を誤認する恐れがないので、レンズと反射材を一緒に使用する。正しく表示するには慎重な調整が必要である。3現示以上の表示には、複数灯火式と同様に複数の頭部を使うことが多い。
アルストム ゼネラル・レールウェイ・シグナル
ボンバルディア・トランスポーテーション
GEトランスポーテーション・システム
ユニオン・スイッチ・アンド・シグナル
ボールが高い位置にある状態をハイボールと称し、鉄道係員の間では「(出発)進行」「さぁ行こう」といった意味を表す言葉となった。またアルコール飲料のハイボールの語源になったとも言われている。
アメリカでは、さらにこの信号機の動作状況を隣の駅から望遠鏡を使って監視し、電気通信によらずに先行列車の通過状況を確認して列車間隔を確保する方式に発展した。これは自動信号が登場する前の時点では画期的なアイデアであった。
グレート・ウェスタン鉄道ではさらに1840年11月に円板方形板信号機を導入した。これは方形板信号機が停止指示の時にだけ赤い板が見える仕組みであったものに対して、進行をも明示的に表示できるように改良したもので、進行の時に白い円板が、停止の時に黒い方形板が、それぞれ列車に対して正対するように向けられた。後に白は背景と見間違いやすいため赤に変えられた。方形板信号機では赤い板を見落とすと信号無視になってしまうが、円板方形板信号機では、赤い円板を明確に見つけなければ進行できないことになったので、より安全になった。これにより、信号機の指示が見えない時は停止という、現在の鉄道信号機でも用いられている考えが初めて適用されるようになった。この信号機は、ブリストル・ポート鉄道では1907年まで用いられていた記録がある。
当初は、信号機は単純に進行と停止の指示をしていた。交通量が増加するにつれて、これだけでは不十分となり、様々な改善が加えられた。改善の一例としては、中継信号機の導入が挙げられる。中継信号機は、その先の信号機で止まる必要があるかどうか、運転士にあらかじめ伝達する。列車は停止信号が見えるようになった時点ではもう信号機までに止まることができる距離を過ぎていることが多いので、中継信号機を導入することにより高速化が可能となった。
信号機は当初、それぞれに直接接続されたてこで制御されていた。後にてこは集約されてワイヤやリンク機構により制御するようになった。この信号てこは信号扱所と呼ばれる場所に集約されることが普通で、機械的な連動装置により開通している分岐器と矛盾する信号現示が行われることを防ぐ仕組みも用いられるようになった。後に自動信号が導入されると、軌道回路を設置して列車の在線を検知し、それによって自動的に信号現示を変化させるようになった。
イギリスの高速鉄道線では、4現示信号機を使うことが標準である。停止現示 (danger aspect)(赤)の1つ手前の信号機は注意現示 (caution aspect)(黄1つ)であり、さらにその手前の信号機は予備注意現示 (preliminary caution aspect)(黄2つ)となっている。