鉄道信号機
これは駅の本来の信号機より手前にもう1つの信号機を設置して、本来の信号機を中継するものであった。当初は遠方信号機が注意現示の時には一旦停止し、徐行して本信号機の位置まで前進していたが、後に徐行して通過に改められた。グレート・ウェスタン鉄道でも1852年に円板方形板信号機を遠方信号機として導入した。これは、本信号機の腕木式信号機と明確に区別できるようにしたためである。しかし、やがて腕木式信号機の腕木末端を魚尾形にしたりV字形にしたりといった形で、遠方信号機と本来の信号機を区別するようになっていった。
当初は信号機は駅の停止位置に設置されているわけではなく、プラットホームの中央付近に信号柱を立てて、それに双方向の腕木を取り付けており、両腕信号機と呼ばれていた。機関士は隣接線路に支障しない位置であれば、任意の位置に列車を止めることができた。現在でも博物館明治村に両腕信号機が保存されている。
初期の信号機は、後のものと比べて、灯火が墓石のような黒い金属の基盤の前に分離式で設置されていたという点が違っており、後に現代の基盤と灯火が一体化されたものになった。
ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道 (Norfolk and Western Railway) でもペンシルバニア鉄道と同じ方式の灯列式信号機が導入された。これはペンシルバニア鉄道が33%の株を持っていたことと関係する。さらにロングアイランド鉄道 (Long Island Rail Road) もペンシルバニア鉄道に完全に買収された後灯列式信号機を導入した。ペンシルバニア鉄道のペン・セントラル・トランスポーテーション (Penn Central Transportation) への合併後、停止信号の視認性改善のために全て琥珀色の灯列式信号機は赤いレンズのものに置き換えられた。ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道でも1950年代から置き換え始め、アムトラックは引き継いだ灯列式信号機を1980年代から全て色灯式へ更新する工事を始めている。
よく見られる方式は、赤い方形の腕を場内信号機に、黄色い魚尾状の腕を遠方信号機(通過信号機)に用いるものである。三番目の種類の、遠方信号機とは逆側に矢印状の腕を出した信号機もあって、「一旦停止した後制限速度で進行」という現示に用いられることがある(重貨物列車などに対してはしばしば一旦停止も免除される)。
初期には、腕木式信号機はリンク機構により制御されていた。信号扱所にてこが設置されており、てこからリンク機構により繋がっている分岐器と信号機を動かしていた。また電動機や油圧によって駆動されるものもある。信号機はフェイルセーフに設計されており、駆動する動力が失われたりリンク機構が破損したりすると、重力により腕が水平の位置に移動するようになっている。下動作式の信号機では、この動作を実現するためにはカウンターウェイトが必要であり、上動作式の信号機の方が広まる理由となっていた。
機械的な信号機は色灯式信号機に置き換えられたり、場合によっては路側に信号機を必要としない信号システムに置き換えられたりして、次第に消滅しつつある。
緑の灯火は安全側の現示とすることが一般的であるものの、歴史的にそうであったわけではない。鉄道の信号の歴史のごく初期では、進行に白が、停止に赤が使用されており、当初は緑は注意の現示であった。しかしながら、時隔法の使用が中止された時に緑は用いられなくなった。緑はその後白の進行現示を置き換えるようになった。これは、停止現示であるはずの赤のライトの色つきレンズが破損すると、運転士に白(進行現示)であると誤解させる恐れがあったためである。黄が注意に使用されるようになったのは、コーニング社が緑や赤の色合いを含まない完全な黄のガラスを発明してからのことである。
orbitalは許容速度を示し、12時の位置の点灯が認可最高速度、順に速度が制限されて消灯が最減速を表す。
このシステムは、北アメリカでもっとも理論的に信頼できる信号システムである。北アメリカで赤の灯火を停止現示に使っているのはこのシステムだけである。また、地上に設置する(入換信号機のような)信号機と、主信号機とで同じ現示方式を使用している唯一のシステムでもある。明確さと視認性の高さという利点があるものの、設置とメンテナンスに多額のコストが掛かるため、他の鉄道会社には普及せず、CSXトランスポーテーション (CSX Transportation) も1990年代から徐々に色灯式信号機への置き換えを進めている。しかしながら2006年現在でもCSXの亜幹線ではまだまとまった数のこの方式の信号機を見ることができる。2005年にスタテンアイランド鉄道が信号システムを更新した時には、MTAはこのシステムを更新して利用し続けることを決めている。
ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道とアムトラックでは、全て琥珀色の灯列信号機から色灯式信号機に置き換えたものを使っている。このシステムはアムトラックではPosition Colour Lightと呼ばれているが、ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道のCPLと混同されるべきではなく、色灯化された配列信号機 (colourized position light) とでも呼ばれるべきものである。
オフィサーは、鉄道敷地内の治安維持の仕事もあり、常時持ち場に付いていられるわけではなかった。このため、オフィサーの配置位置に列車が近づくと、機関士はオフィサーがどこにいるかを探して手信号を読み取らなければならなかった。これらの問題を解消するために、1834年にリバプール・アンド・マンチェスター鉄道で初めての鉄道信号機が登場した。これは、時隔法においてオフィサーが行う手信号の代わりをするものであった。赤い方形の板が棒の先に取り付けられており、列車に対して正対する方向に向けられている時が停止、線路に並行に向けられて列車から赤い板が見えない状態になっている時が進行であった。オフィサーは、先行列車が通過してから5分間はこの信号機を列車に正対する向きにしておき、それを過ぎると線路に並行に向けることで、常時オフィサーが線路脇に立っていなくても先行列車との時間間隔を伝達できるようになった。
グレート・ウェスタン鉄道では1837年にボール信号機を導入した。これは赤いボールをワイヤーで柱の上から吊るし、操作ハンドルを回してその位置を操作するものである。ボールを高い位置に上げている時が進行で、地上に降ろしている時が停止である。