Первые попытки сблокировать стрелки и сигналы были предприняты во Франции в 1855 году и в Великобритании в 1856 году. Блокировка на переездах и перекрестках предотвращает подачу разрешающего сигнала для одного маршрута, когда разрешение уже было дано поезду на конфликтующем маршруте. Современные системы маршрутной или маршрутно-блокировочной сигнализации являются продолжением этого принципа. С их помощью сигнальщик или диспетчер может задать полный маршрут через сложный участок пути, просто нажимая кнопки на панели управления. В большинстве блокировок используются электрические реле, но в 1980-х годах в Европе и Японии начали внедрять компьютерные твердотельные блокировки. Защита от сбоев достигается дублированием или утроением; параллельные компьютерные системы устроены так, что они по-разному проверяют электронные команды прокладки маршрута, и только если автоматическое сравнение не выявит расхождений в их доказательствах того, что конфликтные маршруты были обеспечены, аппарат установит требуемый маршрут.
Электроника значительно расширила возможности точного, но в то же время трудосберегающего управления движением на загруженной железной дороге, позволив контролировать обширные участки из одного центра сигнализации или диспетчерской службы. Эта разработка широко известна как централизованное управление движением (ЦУД). Например, в Великобритании один центр сигнализации может охватывать более 320 км (200 миль) маршрута с главным городом в центре; контролируемая схема, используемая междугородними пассажирскими, пригородными пассажирскими и грузовыми поездами, может включать 450 коммутационных пунктов и 1200 возможных маршрутов. В США железнодорожная компания Union Pacific объединила диспетчерское управление всей своей системой в едином центре в штаб-квартире в Омахе, штат Небраска. Такая концентрация управления сигналами и пунктами стала возможной благодаря электронной способности передавать по единому каналу связи множество долей секунды индивидуально закодированных команд наземному оборудованию и столь же быстро возвращать подтверждение их выполнения.
Функции путевых цепей были многократно расширены электроникой. Индивидуальный номер по расписанию или буквенно-цифровой код поезда вводится в систему сигнализации на том участке пути, где поезд начинает свой путь. При переходе поезда с одного блок-участка на другой, при занятии им последовательных путевых цепей, его номер или код автоматически перемещается из одного миниатюрного подсвеченного окна в другое на макетных дисплеях центра сигнализации. Когда поезд переходит из одной зоны управления в другую, его код автоматически перемещается на дисплей макета следующего центра. Данные о движении отдельных поездов, генерируемые этой системой в режиме реального времени, могут быть адаптированы для передачи в любое заинтересованное железнодорожное ведомство или, на пассажирских железных дорогах, для управления информационными табло на станциях. В частности, в системах скоростного движения можно автоматизировать установку перекрестков, если номера или коды поездов включают указание маршрута, которое определяется электроникой, когда они занимают путевую цепь на подходе к расхождению.
Из вышесказанного следует, что средства для полной автоматизации движения поездов существуют. Они применяются в некоторых частных промышленных железнодорожных системах с начала 1970-х годов, и большая часть возможностей была встроена в некоторые системы городского метро. Распространение компьютерной обработки на данные о движении поездов в реальном времени, генерируемые путевыми схемами, еще больше улучшило управление движением на крупных железных дорогах. В новейших европейских центрах, контролирующих интенсивные пассажирские перевозки, операторы могут вызывать графические видеосравнения фактического движения поездов с расписанием, прогнозировать вероятные конфликты на перекрестках, где поезда идут не по расписанию, и давать рекомендации по пересмотру приоритетов движения поездов, чтобы свести к минимуму срывы графика. В Северной Америке, где многие магистральные линии являются однопутными, компьютерная система диспетчерского управления (CADS) может избавить оператора от многих рутинных операций. В центре компании Union Pacific в Омахе, после того как диспетчер вводит идентификационные данные и приоритет поезда, система автоматически направляет его по маршруту, организуя пропуск других поездов по петлям в соответствии с его приоритетом. CADS автоматически обновляет и изменяет свои определения, основываясь на фактическом движении поездов и изменении состояния пути. Оператор может вмешаться в работу системы и отменить ее действия.
В ранних системах CTC схема, находящаяся под контролем центра, отображалась только на одном панорамном дисплее, на котором соответствующим образом расположенные индикаторы показывали установку каждого переключателя и сигнала, участки пути, замкнутые поездами, а в окошках на каждом занятом участке — идентификационный код поезда, находящегося в пути. В некоторых системах в этот дисплей были встроены кнопки прокладки маршрута. В новейших центрах ЦТУ общее панорамное табло, как правило, сохраняется, но операторы имеют цветные видеоэкраны, на которых крупным планом изображены участки, находящиеся под их контролем. Во многих случаях для определения на экране маршрута, который необходимо изменить, используется движение курсора с помощью светового карандаша или трекер-шарика. В качестве альтернативы операторы могут иметь буквенно-цифровые клавиатуры, на которых можно вводить коды маршрутов.
На магистральных линиях Северной Америки точный контроль за движением поездов сложнее, чем в Европе, поскольку блок-участки гораздо длиннее. Чтобы решить эту проблему, в 1980-х годах основные железные дороги США и Канады объединили усилия для разработки проекта передовых систем управления движением поездов (ATCS), в котором был использован потенциал новейших технологий микроэлектроники и связи. В полностью реализованной системе ATCS поезда непрерывно и автоматически передают в диспетчерский центр информацию о своем точном местоположении и скорости; оба параметра определяются с помощью сканера, установленного на локомотиве, а также сигналов, получаемых со спутников глобальной системы позиционирования (GPS). В диспетчерском центре эти данные обрабатываются, чтобы определить оптимальную скорость для каждого поезда с учетом его приоритета, близости других поездов, которые он должен пропустить, и характеристик маршрута. На основе этого анализа постоянно обновляемые инструкции могут передаваться по радио на локомотивы и обрабатываться бортовыми компьютерами для воспроизведения на дисплеях в кабине, что позволяет вести поезда с максимальным учетом эффективности эксплуатации и расхода топлива. ATCS может разрабатываться в несколько этапов, или уровней, вплоть до полного внедрения.
