La aplicación de las señales ferroviarias en un trazado ferroviario está determinada por diversos factores, principalmente la ubicación de los puntos de potencial conflicto, así como la velocidad y frecuencia de los trenes y los movimientos que deben realizar.
Antes de analizar la aplicación de señales, es útil destacar algunas situaciones en las que no son necesarias:
Las señales existen principalmente para transmitir instrucciones e información a los conductores de los trenes que pasan. El conductor interpreta la indicación de la señal y actúa en consecuencia. La indicación más importante es "peligro", que significa "parar". No todas las señales están equipadas con un aspecto de "peligro".
Se proporcionan señales cuando es necesario para proteger elementos de infraestructura donde puedan surgir conflictos, incluidos:
Una señal no puede mostrar un aspecto de "continuar" a menos que los elementos de infraestructura que protege estén en la posición correcta para el paso de un tren o, en el caso de intersecciones planas y vías de cruce, ninguna otra señal esté libre para un movimiento conflictivo. Esto se hace cumplir mediante el enclavamiento .
Las líneas de circulación (a diferencia de los apartaderos) se dividen en secciones. En circunstancias normales, solo un tren puede ocupar una sección a la vez. Se proporciona una señal al comienzo de cada sección, que solo puede mostrar un aspecto de "avanzar" cuando la sección que se encuentra delante está completamente vacía, al menos hasta la siguiente señal.
La longitud de los tramos y, por tanto, la distancia entre señales, determinan la capacidad del ferrocarril. Un ferrocarril con tramos cortos puede acoger más tráfico que uno con tramos largos.
La disposición de las señales depende del uso previsto del diseño y de los movimientos que se prevén. No es necesario proporcionar una señal para cada movimiento imaginable que el diseño permita físicamente. Si, durante un trabajo perturbado, se debe realizar un movimiento en una dirección para la que no se proporciona señal, esto se puede hacer siguiendo instrucciones especiales. Lo mismo se aplica en caso de fallo de la señal.
Una señal principal controla el movimiento de un tren a lo largo de una vía principal. El aspecto de "avanzar" en una señal principal indica que la vía está libre al menos hasta la siguiente señal, lo que le da al conductor la confianza para circular a gran velocidad. Los trenes que recorren largas distancias, especialmente los de pasajeros, normalmente lo harán bajo la autoridad de una sucesión de señales principales.
Una señal de maniobras controla los movimientos a baja velocidad en los que no es adecuado disponer de una señal principal, como por ejemplo, en los desplazamientos hacia apartaderos. A diferencia de las señales principales, que una señal de maniobras esté libre no implica necesariamente que la vía que se encuentra delante esté libre de vehículos. Las señales de maniobras suelen estar instaladas a nivel del suelo y son más pequeñas que las señales principales, lo que refleja su estado.
Una señal de parada es una señal que está equipada para mostrar un aspecto de "peligro", que ordena a un tren que se aproxima que se detenga. Su función es evitar conflictos con otros trenes e indicar que los elementos móviles de la infraestructura están en la posición correcta. Dependiendo de la forma en que se utilicen y de la nomenclatura preferida por la administración ferroviaria en cuestión, las señales de parada pueden clasificarse además como "señales de inicio" o "señales de inicio", por ejemplo. Algunas señales de parada tienen la forma de una señal fija, generalmente una pizarra blanca con un círculo rojo sólido. Por lo general, hay un panel debajo con instrucciones para el conductor sobre las circunstancias en las que puede pasar la señal. Ejemplos de tales señales se utilizan en líneas señalizadas por el sistema de bloque de fichas electrónicas de radio .
Una señal distante es aquella que no puede mostrar un aspecto de "peligro". Sin embargo, puede mostrar un aspecto de "precaución", que le da al conductor una advertencia anticipada de que la señal de parada que se encuentra más adelante puede mostrar "peligro". La señal distante se instala aproximadamente a la distancia de frenado completa al acercarse a la señal de parada a la que se aplica, teniendo en cuenta la pendiente, la velocidad permitida y el rendimiento de frenado de los trenes. Al avistar un aspecto de "precaución", el conductor debe prepararse para detenerse en la señal que se encuentra más adelante. Si la señal distante muestra un aspecto de "libre", el tren puede mantener la velocidad máxima. Una sola señal puede estar equipada para funcionar tanto como señal de parada como señal distante. Algunas señales distantes tienen la forma de una "distante fija", es decir: solo muestran un aspecto de "precaución" y nunca uno de "libre". Estas señales suelen tener la forma de un brazo distante estándar fijado en posición horizontal al poste de señal. Una forma alternativa es una imagen de un brazo distante horizontal pintado sobre una pizarra blanca.
El aspecto de "peligro" de una señal de stop permisiva significa "detenerse y continuar". Los conductores pueden pasar la señal de "peligro" por su propia cuenta, de acuerdo con las reglas, después de detenerse primero.
Una señal auxiliar permite el paso a una parte de la vía que ya está ocupada. Se utilizan habitualmente en estaciones terminales para permitir que dos o más trenes entren en un mismo andén.
El conductor de un tren que se aproxima a un cruce de vías debe saber qué ruta tomará el tren para poder regular su velocidad en consecuencia. Una ruta desviada puede tener una velocidad permitida significativamente menor que la ruta principal y, si la ruta tomada no es la esperada, podría provocar un descarrilamiento .
Existen dos métodos de señalización de cruces. En el Reino Unido, la señalización se realiza mediante señalización de ruta . Sin embargo, la mayoría de los sistemas ferroviarios del mundo utilizan señalización de velocidad .
En la señalización de ruta, el conductor recibe información sobre la ruta que se ha establecido mediante un indicador de cruce iluminado instalado en el poste de la señal. La señal mostrará un aspecto restrictivo para que el conductor reduzca la velocidad del tren. Una vez que el tren haya disminuido la velocidad a la requerida, la siguiente señal puede mostrar un aspecto despejado, pero el conductor debe estar preparado para reducir aún más la velocidad si no lo hace.
En la señalización de velocidad, el conductor no recibe información sobre la ruta que tomará el tren, pero la señal le informa de la velocidad a la que puede circular. La señalización de velocidad requiere una gama mucho mayor de aspectos de la señal que la señalización de ruta, pero depende menos del conocimiento de la ruta por parte del conductor.
Muchos ferrocarriles de doble o múltiple vía tienen una dirección de circulación designada asignada a cada vía. Las señales solo se instalarán para permitir que el tráfico fluya en una dirección en cada línea (es decir, señalización unidireccional).
La señalización bidireccional es la disposición de una señalización que permite que una o más vías de un ferrocarril de vías múltiples funcionen en cualquier dirección, ya sea para uso regular o de emergencia. La señalización bidireccional destinada a un uso regular generalmente permitirá que el tráfico fluya a una frecuencia similarmente alta en una u otra dirección. Si está destinada a un uso de emergencia, es posible que la circulación en la dirección opuesta solo sea posible a una frecuencia reducida. Por lo general, la señalización bidireccional de "capacidad reducida" solo proporciona una ruta señalizada para entrar y salir de la otra línea para circular en la dirección "incorrecta", sin ninguna señal de parada intermedia que mejore la capacidad.
La señalización bidireccional es más costosa de implementar, ya que requiere más equipos que la operación unidireccional, por lo que no siempre se proporciona. En ausencia de señalización bidireccional, aún pueden realizarse movimientos en "dirección equivocada" en una línea unidireccional en momentos de interrupción, mediante un procedimiento conocido como trabajo en línea única .
La señalización bidireccional es más fácil de implementar cuando se encuentra bajo el control de una sola caja de señales . Antes de que se generalizara la señalización accionada por motor, los trazados de las vías tendían a diseñarse para evitar las disposiciones bidireccionales tanto como fuera posible.
Los ferrocarriles de vía única deben tener necesariamente señales para ambos sentidos.
Utilizada junto con el sistema de orden de tren estadounidense , una señal de orden de tren avisa al ingeniero sobre la necesidad de recoger una orden de tren en una estación.
En un patio de jorobas , señales especiales pueden controlar la velocidad de los trenes que impulsan los vehículos hacia la joroba.
Se pueden instalar señales para controlar el movimiento de trenes de mercancías a través de una instalación de carga o descarga de minerales, por ejemplo, carbón. A diferencia de las señales ordinarias, puede haber una serie de señales idénticas instaladas a lo largo de la vía de modo que al menos una sea siempre visible para el conductor del tren en todo momento. Todas las señales del mismo grupo muestran la misma indicación simultáneamente. Una indicación de "detenerse" significa "detenerse inmediatamente ", incluso si el tren no está en la señal. Las señales también pueden indicarle a un tren que dé marcha atrás.