Signalen verschillen zowel in de manier waarop ze aspecten weergeven als in de manier waarop ze zijn gemonteerd ten opzichte van het spoor.
Mechanische seinenEdit
De oudste vormen van seinen geven hun verschillende aanduidingen weer doordat een deel van het sein fysiek wordt bewogen. De vroegste typen bestonden uit een bord dat ofwel met de voorzijde naar boven werd gedraaid en volledig zichtbaar was voor de machinist, ofwel werd weggedraaid zodat het vrijwel onzichtbaar was. Deze seinen hadden twee of hooguit drie standen.
Semafoorseinen werden aan het eind van de 18e eeuw in Frankrijk ontwikkeld, en later door de spoorwegen overgenomen. De eerste spoorwegsemafoor werd opgericht door Charles Hutton Gregory op de London and Croydon Railway (later de Brighton) in New Cross Gate, Zuidoost Londen, in 1841. De vorm was vergelijkbaar met die van de optische telegraaf die toen op het land werd vervangen door de elektrische telegraaf. Gregory’s installatie werd geïnspecteerd en goedgekeurd voor de Board of Trade door generaal-majoor Charles Pasley. Pasley had in 1822 voor het Britse leger een systeem van optische telegrafie door middel van semaforen uitgevonden en schijnt aan Gregory te hebben voorgesteld de semafoor op spoorwegsignalisatie toe te passen. De semafoor werd daarna snel en bijna universeel als vast sein aangenomen. Schijfseinen, zoals die gemaakt werden door de Hall Signal Company, werden soms gebruikt, maar semaforen konden op veel grotere afstanden worden gelezen. De uitvinding van het elektrische licht, dat helderder kon worden gemaakt dan olielampen en daardoor zowel bij dag als bij nacht zichtbaar was, leidde in het begin van de 20e eeuw tot de ontwikkeling van positielichtseinen en kleurenlichtseinen, die geleidelijk de semaforen verdrongen. In het Verenigd Koninkrijk zijn er nog enkele in gebruik.
Mechanische seinen kunnen met de hand worden bediend, verbonden met een hefboom in een seinhuis, door elektromotoren, of hydraulisch. De seinen zijn zo ontworpen, dat bij stroomuitval of verbreking van een verbinding de arm door de zwaartekracht in de horizontale stand wordt gebracht.
In de V.S., semaforen werden gebruikt als trein order signalen, met het doel van het aangeven aan ingenieurs of ze moeten stoppen om een telegrafische order te ontvangen, en ook als gewoon een vorm van blok signalering.
KleurenlichtseinenEdit
De introductie van elektrische gloeilampen maakte het mogelijk om kleurlichtseinen te produceren die helder genoeg waren om bij daglicht te worden gezien, vanaf 1904.
De seinkop is het gedeelte van een kleurenlichtsein dat de seinbeelden toont. Om een groter aantal aanduidingen weer te geven, kan een enkel sein meerdere seinkoppen hebben. Sommige systemen gebruikten een enkele kop gekoppeld aan hulplichten om het basisaspect te wijzigen.
Kleurenlichtseinen zijn er in twee vormen. De meest voorkomende vorm is het meervoudige type, met afzonderlijke lichten en lenzen voor elke kleur, op de wijze van een verkeerslicht. Kappen en schilden zijn over het algemeen voorzien om de lichten te beschermen tegen zonlicht dat valse aanduidingen zou kunnen veroorzaken.
Zoeklichtsignalen waren tot voor kort het meest gebruikte signaaltype in de V.S., hoewel deze door vandalisme minder populair zijn geworden. Bij deze seinen wordt één gloeilamp gebruikt in elke kop, en wordt een wisselstroom- of gelijkstroomrelaismechanisme gebruikt om een gekleurd schouwspel (of “rozet”) voor de lamp te bewegen. Op deze wijze brengt de zwaartekracht (fail safe) de rode rozet terug in het optische pad van de lamp. In feite is dit mechanisme zeer vergelijkbaar met het kleurenlichtsignaal dat in een elektrisch bediend seinbeeld is opgenomen, behalve dat door het weglaten van de seinarm de roundels kunnen worden geminiaturiseerd en in een weerbestendige behuizing kunnen worden ondergebracht. Zoeklichtsignalen, die vanaf de Tweede Wereldoorlog op grote schaal in de V.S. werden gebruikt, hebben het nadeel dat zij bewegende delen hebben waarmee opzettelijk kan worden geknoeid. Dit heeft ertoe geleid dat ze de laatste vijftien tot twintig jaar minder gangbaar zijn geworden, toen vandalisme ze kwetsbaar begon te maken voor valse aanwijzingen.
In sommige andere landen, zoals op de Italiaanse spoorwegen (FS) vanaf het Regolamento Segnali, zijn ze echter nog steeds het standaard kleuren lichtsein, zij het met nieuwe installaties zoals hieronder beschreven.
Meer recent zijn clusters van LED’s gaan gebruiken in plaats van de gloeilampen, reflectoren en lenzen. Deze verbruiken minder stroom en hebben een vermeende levensduur van tien jaar, maar dit is in werkelijkheid wellicht niet het geval.
De bedrijfsvoorschriften schrijven in het algemeen voor dat een donker sein moet worden geïnterpreteerd als een sein dat de meest beperkende aanwijzing geeft die het kan weergeven (in het algemeen “stop” of “stop en ga verder”). Veel kleurenlichtsystemen hebben schakelingen om dergelijke storingen in lampen of mechanisme te detecteren.
Positie lichtsignalenEdit
Een positie lichtsignaal is een signaal waarbij de positie van de lichten, en niet zozeer hun kleur, de betekenis bepaalt. Het aspect bestaat uitsluitend uit een patroon van oplichtende lichten, die alle dezelfde kleur hebben. In veel landen worden kleine standlichtseinen gebruikt als rangeerseinen, terwijl de hoofdseinen van kleurlichtvorm zijn. Ook veel tramsystemen (zoals de Metro van Wolverhampton) maken gebruik van standlichtseinen.
KleurlichtseinenEdit
Een systeem dat aspecten van het kleuren- en het positiesysteem combineert, werd ontwikkeld op de Baltimore and Ohio Railroad (B&O) in 1920 en werd gepatenteerd door L.F. Loree en F.P. Patenall. Het is vergelijkbaar met het positielichtsysteem, maar het centrale licht is verwijderd en de resulterende lichtparen zijn gekleurd overeenkomstig de hoek die zij maken: groen voor het verticale paar, amber voor het rechter diagonale paar en rood voor het horizontale paar. Een extra paar, “maanwit” gekleurd, kan worden toegevoegd op de andere diagonaal voor beperkende aanduidingen. Snelheidsaanduidingen worden niet door extra seinkoppen aangegeven, maar door een systeem van witte of amberkleurige “orbitale” lichten die in één van de zes standen boven en onder het hoofdsein zijn geplaatst. De stand boven of onder geeft de huidige snelheid aan, terwijl de stand links-rechts de snelheid bij het volgende sein aangeeft (voluit, gemiddeld of langzaam in beide gevallen). Dwergseinen hebben dezelfde aspecten als seinen van ware grootte. Een van de voordelen die voor het systeem worden geclaimd is dat uitgebrande lampen aspecten produceren die ondubbelzinnig kunnen worden geïnterpreteerd als ofwel de bedoelde aanduiding (voor het hoofdsein) of als een meer beperkende aanduiding (voor de banen – als alleen het centrale hoofd brandt, is de aanduiding ofwel langzaam ofwel beperkend).
Kleurenpositielichten (CPL’s) werden voor het eerst als proef geïnstalleerd op de Staten Island Railway in New York City, destijds een dochteronderneming van de B&O; ze werden ook toegepast op de Chicago and Alton Railroad toen deze laatste onder B&O controle stond, evenals op de B&O zelf. Met het verdwijnen van de B&O in CSX zijn ze geleidelijk vervangen door NORAC-kleurenlichtseinen.