軌道回路
交流電化区間において、架線から電車や機関車のモーターに使用された後、車輪を経由してレールに流れる帰線電流や、それによる誘導電流に影響されない周波数である83Hzと100Hzを使用するもので、送信側でMG(Motor Generator、電動発電機)又はCVCF(Constant Voltage Constant Frequency、定電圧定周波数装置)で作られた83Hz又は100Hzの交流電流を、軌道回路に流し、受信側ではそれを受信して軌道継電器に入力するものである。交流50Hz区間では83Hzを、交流60Hz区間では100Hzの電源周波数を使用しており、その為、軌道継電器には2元型の83/100Hz軌道回路専用のものを使用する。交流電化区間や軌道回路に誘導電流による誘導妨害を受ける区間において、駅などの大きな構内で使用される。
列車の進行方向が限定される複線区間では踏切の制御回路は単純であるが、単線である場合や単線並列である場合は、列車の進行方向に応じて検知する場所を変える必要があり、複雑な構成となる。さらに高度な仕組みでは、列車の速度や列車種別に応じて列車側から踏切制御回路に情報を送信し、警報の動作開始点を変えるようになっている。ATACSでは、踏切の制御を無線で行えるようになり、踏切制御の軌道回路は不要となる。
饋電区分切替セクションは、新幹線において用いられている。
軌道回路は区間の一方の端から電流を流して反対側の端で検知するので、導体となるレールが破損して信号電流が流れなくなると在線状態となる。事故や災害、保線の不良などによりレールが破断した場合でも自動的に信号機が停止現示となって列車の進入を防ぐことができる点も、安全に寄与している。
保線用車両の中には、信号機の誤動作を防ぐために両側の車輪を故意に絶縁して、軌道回路に検知されないようにしているものがある。こうした車両は信号システムと互換ではないため、使用する際には線路閉鎖を行って他の列車の進入を防ぐ必要がある。また踏切の警報装置が動作しないため踏切の通過には注意を必要とする。
レールが破損しても信号電流が流れ続ける程度の場合。
在線検知に失敗するような故障は、結果的に列車が在線している線路に他の列車の進入を許して事故の危険を招く。また踏切の警報機が動作しないという問題もある。このためイギリスでは車軸の検知装置も併用されている。
これらの故障に対処するために様々な手段が用いられている。例えば、リレーはとても高い信頼性を持つように設計されている。雑音電流の問題がある区間では、状況に合わせて雑音に強い軌道回路の方式が選択されている。落ち葉が問題となる区間では速度制限が設定されることがある。軌道短絡不良の問題が発生した場合には、列車を運休にする措置がとられることもある。
破壊工作もまた問題である。1995年にアメリカのアリゾナ州で起きた脱線事故では、犯人は軌道回路の信号電流を遮断しないよう、レールをワイヤーで接続した上で位置をずらしていた。このためレールがずらされたことを軌道回路で検出できず、信号機は停止現示に変わらなかった。