Loading article…
北米の鉄道信号は一般的に、速度に基づく信号または弱い経路信号を表示する、複数の照明灯を備えた電気照明式信号機に分類されます。信号機には、サーチライト式、カラーライト式、ポジションライト式、カラーポジションライト式などがあり、それぞれがさまざまな情報を表示することで、機関車の運転士に線路の状態を知らせ、列車を制御し、障害物や危険な状況の手前で停止できるようにします。
北米には鉄道信号に関する国家規格やシステムは存在しない。各鉄道会社は、基本的な安全規制要件を遵守する限り、独自の信号システムを自由に考案できる。1960年代以降に相次いだ合併の結果、1つの鉄道会社が前身の鉄道会社から引き継いだ様々な種類の信号システムを運用しているケースは珍しくない。こうした多様性は、ハードウェアの単純な違いから、規則や運用方法の完全な違いまで多岐にわたる。近年、鉄道会社間でハードウェアや規則の標準化が進んでいるものの、多様性は依然として一般的である。
この記事では、北米の鉄道信号システムによく見られるいくつかの側面について説明します。信号の実際の動作原理についてより技術的な視点から知りたい場合は、「北米の鉄道信号システム」を参照してください。
北米では、速度信号と弱経路信号の2つの主要な信号方式が用いられています。速度信号は、列車が次の区間で許容される速度に関する情報を伝達します。弱経路信号は、列車が分岐点を通過する際の経路に関する情報を伝達し、運転士はそれに応じて列車の速度を制御する責任を負います。弱経路信号が「弱」と呼ばれるのは、このシステムでも速度信号の一部が使用される場合があること、また、正確な経路情報が通常は伝達されず、分岐経路か直線経路か、それぞれ予測可能な速度範囲が既知であることだけが伝えられるためです。
一般的に、米国東部の鉄道は速度信号方式を採用し、西部の鉄道は経路信号方式を採用していましたが、中西部と南部では両方の方式が混在していました。これは、西部の列車密度が低く、線路配置が一般的に単純だったためです。時が経つにつれ、経路信号方式を採用していた鉄道は合併を通じて速度信号方式の一部を取り入れ、また、速度に基づいた要素をシステムに取り入れるようになりました。米国の主要5大鉄道会社のうち、CSXは速度信号方式を採用し、ユニオン・パシフィックとBNSFは速度強化型経路信号方式（現在では実質的に経路要素を含む速度信号方式）を採用し、ノーフォーク・サザンは路線の元の所有者に基づいて速度信号方式と経路信号方式を組み合わせて使用しています。通勤鉄道とアムトラックは、自社が所有または管理する線路では速度信号方式を採用しています。カナダの鉄道は、カナダ国内では強力な速度信号方式を採用していますが、米国で買収した路線では経路信号方式の一部を採用しています。
北米の信号は一般的に3種類に分類される。
その他の信号の種類としては、列車指令信号、手動閉塞信号、またはスライドフェンス、非連動側線、踏切などの特殊安全装置を制御する信号などがあります。これらは、標準的な3種類の信号に比べてはるかに一般的ではありません。
北米の信号機は一般的に共通のレイアウトを採用しています。高信号機は、ほぼ垂直に積み重ねられた1～3個のヘッドで構成され、各ヘッドは1～4種類の表示項目を持つことができます。自動信号機には番号プレートが付いていますが、絶対信号機には番号プレートは付いていません。信号機の表示項目は、各ヘッドが表示する項目の組み合わせによって決まります。信号機に複数のヘッドがある場合、表示項目は上から下へ読み取られ、「X、Y、Z」の順で表されます。
矮小信号は、低速区域や通行制限区域で使用される小型信号です。ほとんどの信号表示システムには、矮小信号で使用するための並列表示セットがあり、これは大型信号で使用される表示とは異なります。矮小信号は大型信号と同様に複数のヘッドを持つことができますが、スペースとコストを節約するために、いわゆる「仮想ヘッド」を使用することもあります。これは、矮小信号が通常1つの信号ヘッドである場所に複数のランプを表示し、複数の信号ヘッドがあるように見せるものです。たとえば、黄色、赤、緑の順に矮小ランプを重ねると、黄色、赤、緑の単色表示だけでなく、黄色の上に緑、赤の上に緑を表示することもできます。
信号灯の背後には、暗い裏板またはターゲットが配置されており、明るい周囲光の下でも信号の視認性を向上させるのに役立ちます。ターゲットの形状は様々ですが、信号灯の配置に応じて、通常は円形または楕円形です。信号の種類ごとに、鉄道会社が選択できるターゲットの寸法範囲が通常用意されています。矮小信号は遠距離からの視認性を考慮して設計されていないため、一般的にターゲットは装備されていません。
信号機は、運転士の視線上にくるように、線路脇の高さ約12 ～ 15 フィート (3.7 ～ 4.6 m)のマストに最も一般的に設置されます。信号機は、複数の線路にまたがる信号橋や片持ち式マストにも設置できます。信号橋やマストは通常、レール上部から少なくとも20 フィート (6.1 m)のクリアランスを確保します。ブラケット マストは、隣接する 2 つの線路を制御する複数の信号機が同じマストに設置されるように配置されます。ブラケット マストは、列車の乗務員が途中の線路を走る列車の上から信号機を見ることができるように、最も高いタイプの信号機となる傾向があります。電化された区間の信号機は架線構造物に設置される場合があり、双方向線路の信号機は同じ設置装置に背中合わせに設置される場合があります。
1985年以前は、規制により信号機は制御する線路の上方かつ右側に設置することが義務付けられていました。この設置方法は、蒸気機関車やディーゼル機関車のようにフードが長く左側の視界が制限される車両を運転する際に、運転士が信号機を確認できるように設計されたものでした。特に双方向運転が実施されている地域では、右側への設置を可能にするため、信号機は線路の上方またはブラケットマストに設置する必要がありました。機関車の設計変更により線路の両側の視界が良好になったことで、規制も変更され、鉄道会社は双方向マスト型信号機に移行できるようになり、信号橋は複数の線路がある場合や視界が制限される特別な場合にのみ使用されるようになりました。
小型信号機は、通常、低速走行区域や通行制限区域の地上に設置されます。視認性を向上させるため、小型信号機を小型マストなどの構造物の高い位置に設置することもあります。これらは「高型小型信号機」または「棒状信号機」と呼ばれますが、設置位置が高くなっても、小型信号機の低速走行時の用途は変わりません。
電気信号灯は、一般的に低電力（35ワット）の白熱灯で、低電圧直流で動作するか、最近では高出力のLEDアレイが使用されています。白熱信号灯は、2枚レンズの組み合わせを使用して、小さな光を長距離（昼間では3,500フィートまたは1,100メートル）に指向性をもって照射します。新しいLED信号灯は、非集束アレイを使用するか、従来のレンズの後ろに差し込む形で交換することができます。米国の信号レンズの標準直径は8 + 3 ⁄ 8インチ（210 mm）です。北米の信号灯は、1905年10月に定義された標準色セットを使用しており、これはSimmons-Boardman 1911信号辞典の384ページに示されているように、他の輸送手段にも共通するようになりました。
個々の信号灯は、異なる色で点滅するように設定でき、様々な信号表現を生み出すことができます。アメリカの信号機は通常、一度に1つの信号灯しか点滅しませんが、カナダの信号機は一度に2つの信号灯を点滅させることができます。点滅灯は一般的に、点灯灯よりも規制が緩やかです。
一部の高速鉄道システムでは、信号灯の色を2色（進行を示す月光白色と完全停止を示す赤色）のみ使用しています。例としては、ボルチモア・メトロ・サブウェイリンク、ワシントン・メトロ、PATCOスピードラインなどが挙げられます。
信号規則および信号方式では、あらかじめ定義された複数の速度が使用されます。これらの速度は、弱経路信号方式でも使用されます。
信号表示は、ある程度の耐障害性を備えるように設計されています。表示は、ランプの故障や遮蔽によって、意図した表示よりも制限の厳しい表示になるように設計されています。運用規則（GCOR、NORAC、CROR）では、暗くなった信号灯や遮蔽された信号灯は最も制限の厳しい表示（停止）として扱う必要がありますが、耐障害性のある表示設計により、信号機の故障が明らかになる前に、技術者はより安全な対応を取ることができます。すべての表示が耐障害性を持つわけではありませんが、最上部の信号灯の緑色ランプは、最も制限の緩い信号表示である「進行」にのみ使用されるため、故障によって誤って進行表示が表示されることはありません。
信号表示に点滅ランプが組み込まれている場合、点滅ランプは常に制限の少ない信号に使用されます。これは、点滅リレーが固着して信号が誤ってアップグレードされるのを防ぐためです。
信号ロジックの中には、「電球切れ」（ランプの故障）などの故障検出機能を組み込んで、故障発生時に最も制限の厳しい側面を表示しようとするものがあります。しかし、この機能は必須ではなく、広く採用されているわけでもありません。
腕木式信号機は1841年にイギリスで初めて開発されました。[ 2 ] : 169 1860年代初頭にはアメリカの鉄道会社が腕木式信号機の設置を開始し、腕木式信号機は徐々に他の種類の信号機に取って代わりました。ユニオン・スイッチ・アンド・シグナル社（US&S）は1881年に電気空気式設計を導入しました。これは以前の純粋な機械式よりも信頼性が高く、より多くの鉄道会社が採用し始めました。しかし当時、腕木式信号機はホールディスク式、いわゆる「バンジョー式」信号機よりもかなり高価でした。[ 2 ] : 171
19 世紀末までに、特に列車が長くなり、速度が上がり、鉄道線が混雑するにつれて、バンジョー信号には唯一の致命的な欠陥があると考えられていました。それは視認性です。内部のディスクは霧の天候やガラスパネルに雪が付着しているときには見えにくかったのです。US&S が製造した初期の電気空気式腕木式信号機は、1880 年までに自動閉塞信号として限定的に使用されていました。長い空気圧ラインで空気圧を維持する必要性から、鉄道会社は最終的に自動閉塞信号としての広範な使用を中止しました。しかし、これらのタイプは連動装置プラントで長期間使用されました。初期の腕木式信号機は、手動ワイヤー操作による範囲が限られており、悪天候での信頼性も低かったのです。[ 2 ] : 149、170–171そのため、一部の鉄道会社は、当時の規則書が示すように、手動閉塞ステーション間で自動閉塞信号操作が必要な場合にディスク信号を使い続けました。
1890年代初頭までに、より多くの鉄道会社が電動式腕木式信号機を設置し始めました。これは、昼間でも悪天候でも数千フィート離れた場所から視認できるものでした。1893年には、高電圧電動式自動閉塞信号腕木式信号機が登場しました。1898年には、初の低電圧で完全密閉機構の電動式腕木式信号機であるUS&Sスタイル「B」腕木式信号機が登場しました。これは、それまでのすべての腕木式信号機の設計を改良した画期的なものであり、最後の例が2009年に旧SPシスキュー線（現在のCORPS）で運用から外されました。
1872年の軌道回路閉塞システムの登場以来使用されてきた北米のモーター制御式腕木式信号機は、英国、ドイツ、その他の地域で手動操作システムに比べて、鉄道会社が労働コストを削減し信頼性を向上させるために求めていた自動化の一形態を提供した。矮小信号機は機械的、空気圧的に作動し、連動装置にある柱型信号機と同様に制限型信号を表示したが、1908年にモデル2A信号機が開発されてからは、モーター駆動の矮小信号機がより一般的になった。1915年には早くも、ペンシルバニア鉄道のAHラッドのような知的巨人が推進した速度信号の概念と、位置光信号機の開発、そしてウィリアム・チャーチルの二重レンズの組み合わせを使用した同時色光信号機が実用的に組み合わさり、腕木式信号機は技術的に時代遅れとなった。
北米では腕木式信号はほぼ完全に光信号に置き換えられましたが、腕木式信号にはいくつかの重要な設計要素が含まれています。北米で使用されている腕木式信号の圧倒的大多数、そして2009年現在も使用されている唯一のタイプは、3ポジション上部象限型です。下部象限型は、通常2ポジションですが、3つの円形表示があり、そのうち2つはより制限的な色になっています。この60～75度の下部象限3開口部腕木式信号機は「連続光式信号機」として知られており、1902年にロリー・パテナルが特許を取得した3ポジション上部象限型信号機よりも古いものです。その目的は、故障や降雪によって信号が水平方向に部分的にしか上がらない可能性を減らしつつ、最も制限的な色の夜間表示を維持することでした。これらの信号のカラー画像を見ると、ホームアームの「赤赤緑」と遠方アームの「黄黄緑」が、60度および75度（B&M、セントラルバーモント）の下象限腕木式信号機で普遍的に使用されていたことが分かります。3色の60度または75度の信号は使用されていませんでした。「標準」の90度3ポジション下象限スペクタクルは、ロア・パテナル上象限スペクタクルの方がはるかに広い視認範囲を提供していたため、限定的に使用されました（最後に使用されたのは、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスとミズーリ州セントルイスのターミナルでした）。
信号機の刃の部分はいくつかのデザインがあり、それぞれ異なる意味を伝えていた。
セマフォの色も上記のカテゴリに一致することが多く、絶対信号は通常、赤いブレードに白いストライプがあり、その他は黒いストライプ（多くの場合、ブレードの端の形状を繰り返す）があり、正方形または60度のRSA標準でした。
1911年にコーニング・グラス社のニューヨーク州コーニングにある研究所でウィリアム・チャーチル博士が長距離（昼間で2,500フィートまたは760メートル）用の二重レンズの組み合わせの特許を取得した[ 3 ] ことは、鉄道での使用における腕木式信号の時代が急速に終焉に近づいていることを示していた。1916年までに、この光学的な組み合わせと低迷する販売反応により、ホール信号会社の経営陣は、導入したばかりの最も先進的なスタイル「L」腕木式機構（米国の信号会社が製造した最後のもの）が実際には時代遅れになっていることを認識した。この二重レンズ装置は、コーネル大学のウィリアム・チャーチルがコーニング・グラス社で働いていたときに開発されたものであった。彼は鉄道用ガラス製品の色標準の開発を終えており、コーニング社は1905年10月10日にその特許を取得していた。それらはすぐに昼間の短距離およびトンネル型の白熱電球照明式電気信号として使用された。その後、彼は同じ白熱電球に大幅に改良された光学系（二重レンズの組み合わせ）を用いて、中距離および長距離の昼光信号に注目した。[ 4 ]
この状況に対するホールの対応は、ブレイク氏が1918年に出願した探照灯式信号機の特許を買い取ることでした。実際には、この探照灯式信号機は、ホールが以前から使用していた密閉型円盤式信号機を改良し、近代化したものでした。ブレイク氏が行ったのは、標準的な鉄道用3ポジション偏光ベーンリレーを利用し、小型のスペクタクルとパイレックス製の低膨張ホウケイ酸ガラス製の円形レンズを追加し、非常に効率的な楕円形反射鏡と、直径10 + 1/2インチ（270 mm）の非常に大きな段付き外側レンズを備えた光学レンズシステムと組み合わせることでした。この革新的な開発により、信号機が直線軌道上にある場合、日中の明るい時間帯に信号機から1マイル（1.6 km）以上離れた場所からでも視認できる信号機が実現しました。初期のカラーライト信号機は、ほぼ同じ電流を使用していたにもかかわらず、視認できる距離はその約半分（2,500フィート、760メートル）程度でした。これは当時、「一次電池の領域」において大きな問題でした。 1925年までに、ゲージ社とコーニング・グラス社による鉄道用ガラス製品の「高透過率カラー」の開発により、この限られた距離は直線軌道上で許容できる競争力のある3,500フィート（1,100メートル）にまで改善された。
英国では、当初の電気機械式サーチライト信号は、標的の後ろにある刃のない腕木式信号装置の後ろに低出力の白熱電球を取り付けたものでした。北米で広く普及していたユニオン・スイッチ・アンド・シグナル社のサーチライト信号は、システム障害が発生した場合に信号を機械的に赤色の位置に合わせるための重り付き内部ケーブルシステムを備えていました。
サーチライト信号が広く普及したのは、メンテナンスの手間が比較的少なく、視認性が高く、消費電力も低いことに加え、1932年以降は4ワット3ボルトの電球を使用した複合レンズが、電池式信号が普及した地域でも十分に機能したためである。また、複数の信号灯を備えた連動信号では、単一レンズがマストや他の信号灯に対して固定された位置で表示を行う点も重要であった。これは、複数のレンズを使用したカラーライト信号では見られない特徴である。やがて、サーチライト信号リレーのコストは、コンパクトなサイズと単一電球による節約効果を、シンプルな複数のレンズを使用したカラーライト信号と比較して上回るようになった。1980年代末までに、サーチライトは北米で最も人気のある信号方式としての地位を失った。
可動部品に伴う問題を克服するため、新しいソリッドステートの単レンズ式信号機が開発されました。1968年にSafetran社が「Unilens」として販売した最初の製品は、光ファイバーを使用して最大4つの光源の出力を1つのレンズの後ろに集中させています。しかし、短距離の視認性のみを必要とする低速信号機以外では、これらは完全には成功しておらず、ほとんどが比較的短い使用期間の後、幹線サービスから撤去されています。4つの表示が可能なほとんどの例では、2つのランプユニットが同時に赤く点灯し、最も制限された表示を単一のランプユニットを使用した場合よりも広い視認範囲で実現していました。
三角形に配置されたカラーライト信号は、大きな円形ターゲットの中央に3つのカラーランプソケットが集まって構成されています。これらは、広く使用された最初の高輝度カラーライト信号の一種であり、特にニューヨーク・セントラル鉄道とシーボード・コースト・ライン鉄道で採用され、後にコンレールとニュージャージー・トランジットで独占的に使用されました。[ 5 ]
オリジナルのGeneral Railway Signal (GRS) タイプ「G」設計は、三角形に配置された3つのダブルレンズユニットを内蔵した鋳鉄製の箱で構成されていました。US&S「TR」および「TP」モデルは、共通の背景を持つ3つの小型の連結されたシングルランプハウジングを使用していました。すでに廃業したChicago Signal Companyは、標準的な内側ダブルレンズ設計に見られる標準的な逆凸レンズと段付きレンズタイプの代わりに、標準的な5 + 3/8インチ( 140 mm )スイッチランプレンズ (多くはMacbeth製) を使用したバージョンを持っていました。Unionバージョンは後にGRSモデルに似たシングルユニットに更新されました。モジュール式カラーライト信号が普及するにつれて、ターゲットタイプ構成が垂直タイプ構成と並んで提供されるようになりました。三角形カラーライト信号は、物理的に制限された狭い場所で特に役立ちました。[ 5 ]
垂直型カラーライト信号は、カラーライト信号の主要なパターンの2番目であり、今日では北米で最も一般的な信号方式となり、サーチライトに取って代わっています。これらの信号は、機能的には三角形型のカラーライト信号と変わりませんが、視覚的な外観が大きく異なります。
単一のカラーレンズと集束電球による信頼性の高い長距離光源に関する問題が続いたため、カラーライト信号の最初の使用は、短距離の日中の屋外用途、またはトンネルやその他の地下施設や低速施設に限定されました。1911年のニューヨーク・ペンシルバニア駅プロジェクトはこの種のカラーライト信号の一例であり、外側に8 + 3/8インチ（210 mm）のカラー光学レンズが使用されていました。その一部は2011年現在も使用されています。
コーニング・グラス・ワークスのチャーチルによるダブルレンズの開発により、従来の昼間用カラーライト信号設計よりも電気光源の効率が向上した。ケースには主に2種類ある。1つは、2つ以上のランプが1つの鋳造ハウジング内に収められたシングルケース、もう1つは、各ランプが独立したユニットであり、三角形を含む任意の構成の信号に配置できるモジュール式ライトである。US&Sは、R/R-2、P-2/5、Nのスタイルで人気のシングルケースタイプを提供している一方、GRSは三角形に配置されたタイプGを提供し、シカゴ・シグナル・カンパニーも同様のバージョンを提供している。今日のセーフトランス・トライアングルは、GRSタイプGのコピーだが、垂直に配置されたダブルドアを備えている。
N/N-2型のような信号機は、背面板なしで矮小信号機として地面に直接設置することもできた。このタイプの信号機を最も有名に使用したのはチェサピーク・アンド・オハイオ鉄道だったが、大陸中の鉄道で見かけることができた。
時間の経過とともに、低コストと汎用性の高さから、モジュラー式カラーライト信号が北米の標準となりました。最初のモジュラーシステムは、1922年に初めて販売されたGRSタイプ「D」で、サザン鉄道をはじめ、D&RGなど多くの鉄道会社に採用されました。GRSユニットは、同等のUS&S垂直信号よりも「背景」が小さいため、遠距離からの視認性がやや劣る可能性があります。現在、北米で最も人気のある新しい信号は、最も安価であるため、Safetran社製のモジュラー設計で、4大クラス1鉄道のほぼすべてがこれを独占的に導入しています。現在、GRSとSafetranは、高信号と矮小信号用に別々のモジュラーシステムを販売していますが、US&Sは、高信号用に単一のモジュラー式スタイル「R-2」、矮小信号用にスタイルN-2を使用しています。
モジュール式のカラーライトは、カラーライト特有のコスト削減効果をすべて実現するだけでなく、鉄道会社が信号機を在庫したり、連動装置の変更作業を容易に行えるようにします。特注のヘッドを注文する代わりに、在庫から新しいモジュールを取り出して、新しい信号機を構築したり、既存のヘッドを改造したりできます。シンプルなブラケットを使用すれば、これらの標準化されたコンポーネントで三角形のカラーライトさえも構築できます。
モジュール式カラーライト信号機には、鉄道従業員や鉄道ファンから「ベイダーフード」と呼ばれる全長のサンシェードが取り付けられていることが多く、これは映画『スター・ウォーズ』シリーズのダース・ベイダーに似ていることからそう呼ばれています。この延長された信号シェードは、晴天時の視認性を向上させ、他の光源からの光を遮断することで、運転士に誤った印象を与えるのを防ぎます。また、このシェードは、光を集中させて遠くからでも視認性を高めるという、意図せぬ副次的効果ももたらします。このシェードは、もともとユニオン・パシフィック鉄道とデンバー・リオ・グランデ・アンド・ウェスタン鉄道が、シェードに積もった雪が上の信号レンズを覆い隠すのを防ぐために採用したものです。
位置灯信号は、直径5 + 3/8インチ(140 mm)のランプを5列と3/8インチの列を使用して、上象限腕木式信号機のブレードの位置をシミュレートします。位置灯は、ペンシルバニア鉄道(PRR) の信号監督官 AH Rudd によって開発されました。1915 年に、パオリとフィラデルフィア間の本線で腕木式信号機の代替として導入され、腕木式信号機に必要なメンテナンスと、新しい架線電化プロジェクトによって引き起こされる視認性の問題を軽減しました。当初のシステムでは、4 列のランプが使用されていました。このシステムは後に、共通の中心を囲む 3 列のランプを使用するように縮小されました。これにより、4 列方式の非常に大きく墓石のような形の背景の「帆」効果が軽減されました。当初の設置では、自立式の黒い鉄板の裏板の前にランプが配置されていましたが、その後まもなく、新しい円形の背景が、当時縮小された 3 列のランプ装置に取り付けられ、さらに「スパイダー」と呼ばれるフレームワーク上の裏板に直接取り付けられました。[ 6 ]
各位置ランプユニットには、12ボルト、6カンデラの電球が放物面鏡の前に取り付けられており、比較的弱い電球の強度を高めています。幻影表示を避けるため、この設計では特殊な逆トーリックレンズ（つまり、段差のある側面を外側に取り付けた単一の透明なフレネルレンズ）を使用し、レンズの段差の一部を黒く塗装しています。先端が曇りガラスの淡黄色に着色された円錐形のガラスが選ばれました。これは、当時コーニング社で行われた経験的研究に基づいて、霧の中で最も視認性が高いと判断されたためです。[ 7 ]
標準的な高位置灯は 2 つのヘッドで構成され、下側のヘッドは必要でない限り暗くしておくことができます。ペンシルバニア鉄道は高位置灯信号に加えて矮小位置灯を開発しました。多くの鉄道と同様に、これらの矮小信号も「ポット」と呼ばれ、19 世紀の回転ポット型信号から受け継がれた伝統です。4 つの無地の白色ランプは、それぞれ 2 つのランプで 4 つの低速状態を表示できます。1930 年、フィラデルフィア郊外駅複合施設のクリアランスが狭かったため、共通の鋳造バックに 2 つの位置の矮小信号で構成される台座型位置の開発が促進されました。[ 7 ]
PRRタイプの位置灯は、広大なPRRシステム全体、 PRRの子会社であるロングアイランド鉄道（LIRR）、およびPRRが3分の1を所有していたノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道で使用されていました。US&Sは、かつて米国ペンシルベニア州スイスベールのPRRの4線本線上に工場があったため、古典的な位置灯装置の唯一の供給業者でした。 [ 7 ]
1954 年、ペンシルバニア鉄道 (PRR) は、オーバーブルック連動装置で絶対停止信号の遠距離視認性を向上させるため、上部ヘッドの水平位置に赤いレンズを取り付ける実験を行った。[ 8 ]ペン・セントラル鉄道、そして後にコンレール では、これらの赤いレンズを高位置灯や一部の台座信号機に追加することが標準的な慣行となった。ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道は、信号機を改造し、上部ヘッドの停止位置と進行位置に赤と緑のレンズを、それ以外の場所には黄色のレンズを使用するようにした。1980 年代には、アムトラックは、旧 PRR の位置灯のほとんどを改造し、両方のヘッドのすべての位置で同等の色灯を使用するようにした。内部では位置色灯と呼ばれているが、これらは、機能的には似ているものの構造的にはかなり異なる、後述する色位置灯と混同してはならない。[ 7 ]
旧コンレールの路線では、1980年代まで新しいPRRタイプの位置灯が設置され続けていました。現在では、古いPRRの位置灯のほとんどは徐々に最新のカラーライトに置き換えられていますが、アムトラック、SEPTA、LIRRは引き続き新しい位置灯を設置しています（アムトラックのものはカラータイプです）。US&Sはもはや位置灯機器を製造していませんが、Safetranの改良モデルは引き続き入手可能です。[ 7 ]
カラーポジションライト（CPL）信号は、 1918年頃、ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道（B&O）の信号主任フランク・パテナルによって開発されました。彼はまた、当時使用されていたAHラッドのARA標準信号システム（PRRベース）に代わる独自の信号表示システムも開発しました。CPLシステムは、既存システムのアップデートではなく、概念的にオリジナルの設計であるという点でユニークでした。CPLシステムには、北米の信号システムに特有のいくつかの設計原則が組み込まれています。絶対停止または速度制限状況の場合にのみ赤色を使用するという点が最も重要な特徴です。他の11の標準的な組み合わせでは、赤色は表示されません。[ 9 ]
CPLは、背景ディスクの周囲に最大4組のダブレットレンズユニットを備えた中央位置ターゲットで構成されています。レンズユニットは、緑|、黄/、赤、および制限用の—月白色の位置を使用して45度の軸で間隔を空けて\配置されています。メインヘッドは、12:00、2:30、4:30、6:00、8:30、および10:30の位置にある最大6つのマーカーで囲まれています。メインヘッドの機能はブロック占有情報であり、緑は2つ以上の空きブロック、黄色は1つの空きブロック、赤/月白色は制限表示を表し、機関士が占有ブロックに列車を進入することが許可されていることを意味します。個々のマーカーランプは速度情報を提供し、12 時が通常速度、6 時が中速（点滅している場合は速度制限）、10 時が通常から中速（点滅している場合は速度制限）、2 時が通常から低速、8 時が中速から中速、4 時が中速から低速、マーカーランプが点灯していない場合は低速から低速を示します。[ 9 ]
この CPL は 1920 年代にスタテンアイランド鉄道(B&O の子会社)で初めて導入され、その後まもなくシステム全体に導入されました。シカゴ・アンド・アルトン鉄道の一部は、 B&O がその路線を支配下に置いた後に CPL を導入しました。1980 年代には、アムトラックのシカゴ・ユニオン駅とメトラのシカゴ・ノースウェスタン駅の両方で、以前の信号機を置き換えるために小型の CPL が設置されました。[ 9 ]
2008年現在そして、米国のすべての鉄道と同様に、CSXはシステム上の残りのCPLをすべて現代的な垂直カラーライトLED信号に徐々に置き換えています。古いアルトン鉄道の信号もほぼ完全に交換されており、シカゴの2つのターミナルにある多くのCPL小型信号も同様です。唯一の例外はスタテンアイランド鉄道で、最近、最新のSafetran位置ライト機器を使用した新しいCPLで信号システムをアップグレードしました。[ 9 ]
アメリカの鉄道で最初に採用された信号は、 1830年代にニューキャッスル・アンド・フレンチタウン有料道路鉄道で使用されていた旗のシステムでした。その後、鉄道は、赤、白、または黒に塗られた木製の球をロープと滑車システムでポールに上げ下げする、より効果的なシステムを開発しました。これらの信号の最初の用途は、列車の動きを制御するのではなく、単に列車の定刻状態を示すことでした。木製の球には、夜間使用のためにランタンが取り付けられていることがよくありました。[ 10 ]： 18球信号が列車の動きを指示するために初めて使用されたのは、1852年にニューヨーク・アンド・ニューヘイブン鉄道でした。[ 2 ]： 134 19世紀に使用されたその他の機械式信号には、次のものがあります。
ホール式円盤信号（「バンジョー」信号とも呼ばれる）は、アメリカの鉄道で広く採用された最初の電気式信号機である。トーマス・ホールは1867年に円盤信号機の設計を特許取得した。[ 2 ]： 146-147
バンジョー型の木製ケースには、赤い絹が張られ接着された大きな鉄線製の輪が収められていた。反対側には、非常に薄い色のガラスの円盤が固定された、はるかに小さな輪があった。この鉄線製の全体構造は、銅製の磁石線が巻かれた「Z」型アーマチュアと呼ばれるものの中にある電磁石の中で回転するようになっていた。コイルに電流が流れると、鉄線製の輪は木製の「バンジョー」ケース前面の大きなガラスの開口部から離れ、白く塗られた内部が見えるようになった。同時に、色のガラスの円盤は、ケース上部の透明な原始的なフレネルレンズから離れ、ケース背面には灯油ランプが取り付けられていた。[ 11 ] : 271ディスク信号は、1870 年にアメリカ合衆国コネチカット州スタンフォードのニューヨーク・ニューヘイブン鉄道で初めて運用が開始され、軌道回路がウィリアム・ロビンソン博士によって 1872 年に開発されるまで作動しなかったため、軌道ペダル装置を使用して作動させた。[ 12 ] [ 13 ]
ホール信号会社は、自動閉塞信号システムの一部として円盤式信号機を設置した。当初は、線路沿いの電柱に設置された線路配線回路を利用して、線路踏板装置と接続していた。このようなシステムの初期の例の一つは、1871年にイースタン鉄道（後のボストン・アンド・メイン鉄道）に設置された。[ 14 ]： 18 1896年までに約1500基の円盤式信号機が稼働していた。[ 15 ]： 80
全金属製のUS&S密閉型円盤信号機は1896年に導入され、赤と緑の旗（および両方の色のガラス）を使用したバージョンが1つ存在した。これらの旗とガラスの円形表示は、表示内容に応じて信号機ケース内で位置が入れ替わるように機械的に配置されていた。
鉄道博物館やごく少数の鉄道愛好家のコレクションには、さまざまな機械式および電気式の信号機の例が残されています。これらには、US&S、GRS、Hall、さらにはFederal Signal Companyによって製造された信号機が含まれます。Hall Companyが1924年に導入した矮小位置色灯信号機（当時は「PCL」と呼ばれていました）は、コレクターの間で最も希少で人気のあるものの1つであり、T. George Stiles Companyの極めて希少な機械式矮小腕木信号機も同様です。これらの信号機は20世紀初頭にニューヘイブン鉄道によって設置され、1980年代まで使用されました。
北米の鉄道のほとんどは、10～20種類の信号規則を個別に定めており、それぞれが複数の要素で構成されていることが多い。しかし、これらの複雑な規則はすべて、機関士に対し、現在の場所で列車をどのように運行すべきか、そして次の信号地点で何が起こるかを知らせるという単純な前提に基づいている。ここから、膨大な数の規則と要素を、北米のすべての信号システムに共通する少数のクラスに分類することができる。
遠方信号は、連動装置の手前の信号ブロックが接近ブロックと呼ばれることから、接近信号と呼ばれることが多い。
1996年のメリーランド州での列車衝突事故の後、連邦鉄道局はプッシュプル列車の運行に関する規則を改正し、機関士が駅停車後に停止信号に近づいていることを忘れないようにした。その結果として制定された「ブロック遅延規則」では、運転台信号がないプッシュプル列車が運行する区域にあるすべての遠方信号に「D」の標識を設置することが義務付けられている。この標識は、機関士が時速40マイル（時速64キロ）の速度制限に縛られており、駅停車時または接近ブロック内で列車の速度が時速10マイル（時速16キロ）を下回る場合はいつでも、停止する準備を整えて連動信号に接近しなければならないことを思い出させることを目的としている。この制限は、連動信号がはっきりと見え、「進行」表示を示すまで有効である。[ 17 ]