鉄道信号機
1830年にリバプール・アンド・マンチェスター鉄道が世界で初めての実用的な鉄道として開通した時には、まだ信号機は備えられていなかった。鉄道は、馬車の馬を蒸気機関車に置き換えられたものとして捉えられており、馬車の延長でしか考えられていなかったからである。蒸気機関車の機関士は、自分の注意力だけに頼って列車を運転していた。
鉄道網が伸び列車の高速化が進むと、単に注意力だけに頼っていては列車の安全を確保することができなくなってきた。このため、警察官出身者を雇って駅構内や線路敷地内の警備に当たらせるとともに、列車に対して手信号で指示を伝えるようになった。当初は列車を止める必要がある時にだけ身振りで情報を伝えていたが、やがて明示的に進行と停止を表す動作が制定されて用いられるようになった。この係員はポリスメン (policemen) やオフィサー (officer) などと呼ばれていた。
その後、先行列車への追突を防止するために、時隔法の考えが登場した。線路沿いに一定間隔でオフィサーが配置され、列車が自分の配置位置を通過してからの時間を計測する。
文字表示式の進路表示器は、色灯式信号機の横や上、下などに設置され、あるいは地表の信号機に併設されて、進路の情報を表示するために用いられる。古いものでは文字や数字を背後からライトで照らすものを小さな箱に納めており、現代のものではLEDのドットマトリクス方式や光ファイバ式のディスプレイを使って文字や数字を表示している。例えば数字の"2"が表示されていれば、2番ホームに到着するということを示すような用途に使われている。
ペンシルバニア鉄道 (Pennsylvania Railroad) では、上動作式の腕木式信号機の腕の位置に対応して、灯火は横3列であった。3現示で不足する時は、複数の頭部を用いた。ペンシルバニア鉄道は、灯列式信号機を腕木式信号機を置き換えるために採用することを決めた。これは可動部の除去と共に、悪天候下でも見やすい強烈な琥珀色の光を使えることが理由であった。当初の灯列式信号機は腕木式信号機の非対称な腕の動作に由来して非対称な4列であったが、後に対称な3列に変更された。3列の信号機はフィラデルフィア (Philadelphia) とパオリ (Paoli) 間の本線に、1915年の電化と同時に導入された。
場合によっては、それ以外の構造物に信号機を取り付けることがある。例えば、線路脇の擁壁や線路を横断する橋の一部、ホームの屋根、電化区間では電化用のビームなどに取り付けられる。
車両によっては車内信号装置を備えている。この方式では、車上の装置にライトを点灯させて信号現示を示す。車内信号装置のみを使用している路線もあれば、路側信号機の補完として車内信号装置を使用しているところもある。車内信号装置は現在在線している閉塞区間の状況を表示する場合と、次の閉塞区間の状況を表示する場合がある。高速鉄道路線では特に車内信号方式が有効である。地上信号機のない区間では、閉塞区間の境界を示すために標識が設置されることがある。
現示とは、信号機の見た目、表示状況であり、指示とは現示が意味する内容を指す。日本ではルートシグナルとスピードシグナルを兼ねて現示するのに対し、アメリカでは、信号機の指示に慣習的な名前が付けられており、例えば"Medium Approach"とは「中くらいの速度を超えずに前進して、次の信号機での停止に備える」という意味である。歴史的に鉄道事業者によりそれぞれ異なった意味が同じ現示に対して与えられているため、合併によって誕生した現代の鉄道事業者では、地域ごとに信号現示の解釈規則が異なることも珍しくない。
色灯式の信号機において、各灯火の色が全体の灯火組み合わせに包含されているという点は重要である。例えばアメリカにおいては、進行現示として赤の灯火の上に緑の灯火を表示するものが多い。この場合、赤の灯火は停止現示を意味するのではなく、現示の組み合わせ要素であるに過ぎない。灯火が消灯している場合など、現示が完全に表示されていない場合には、表示されているものから推測しうる最も制限の厳しい指示と受け取られる。
信号機は、設置されている位置から先の区間において、列車の動きを制御する。また、前方に設置されている信号機の状態に関する情報を伝える。信号機は、前方の分岐器や線路の区間を「防護する」(protect) と呼ばれる。前方の (ahead of)、という言葉はしばしば誤解を招くため、公式には外方 (in rear of)、内方 (in advance of) という言葉が用いられる。列車が信号機によって停止している時、その列車は信号機の外方におり、信号機によって防護されている区間(閉塞区間)が内方である。