取決于軌道的數量和交通的特點，控制列車在軌道上的運動有很多方法。目標是遵照出發點和目的地之間的預期時間表，首先考慮安全性來運行列車。
行車命令和時刻表用于每天僅僅少數列車運行通過線路的地方。在使用這種列車控制方法的地方，按照聯邦鐵路管理局(FRA)規定客運列車速度限于59mi/h而貨運列車速度限于49mi/h。
人工區段系統提供了一個更安全的運轉。駐扎在軌道區段之間的操作員不允許列車進入下一個區段直至在區段另一端的操作員通知下一區段暢通。盡管安全，這種方法給出了低線路通過能力、緩慢的時間表以及用于線路所值班員的高額費用。使用人工閉塞系統，FRA指令允許速度高達79mi/h。
自動區段信號系統為軌道的連續區段提供了由兩端的隔離鐵路接點進行電力隔斷。除非鋼軌是連續焊接的，鋼軌接續線用于每個螺栓鋼軌接頭處以確保電路在鋼軌末端的連續性。對于每個區段及鄰接區段，三位置信號方式連接到電路中。很多不同類型的信號方式得以使用。普通的信號方式是，綠燈向接近的列車顯示前方的兩個區段是暢通的，黃燈表示前方的第二個區段被占用，紅燈顯示前方的下一個區段被占用。區段的長度不應當少于對于列車速度所需的常用制動距離，經常使用1mi的區段長度。速度達79mi/h是容許的。
自動列車控制由位于每個區段線路前面的線路感應器提供，機車接收器通過其上。接收器安裝在機車軸頸箱上，與線路感應器有1.5in的間隙。提供了一個電路使得當機車傳遞限制性信號時，火車司機必須通過起動電流接觸器確認已知，否則，將自動應用列車制動。使用這個系統，列車速度不受FRA79mi/h指令的限制。
編碼的控制具有使用一對線路導線從前方區段傳遞信號而不是為此目的需要很多線路導線的優點。直流電電壓的中斷用于不同的信號表示中。例如，在單向運行軌道上，每分鐘180次中斷操縱“前進”信號;“接近中速”，120次;“接近”，75次;“限制”，無編碼。另外的信號可以通過反極性組合來傳遞。
編碼的控制的另一個優點是遵循編碼的軌道繼電器必須識別每個脈沖。因此，列車分路僅僅需要足以在繼電器處降低軌道電流至低于始動值，而不是低于遺失值。這準許使用更高的軌道電壓，并且對于給定的道床阻力條件，軌道電路可以做成兩倍長。
連續式機車自動信號通過對軌道電路使用交流電而非直流電并且在機車上前導輪之前放置感應接收器來提供。從而，穿過鋼軌的信號通過接收器傳遞以在機車司機室給出信號。信號方式中的任何變化都是立即可見的，無論路旁信號是否在火車司機能看到的地方。使用這個系統，路旁信號實際上是不需要的。 編碼的控制可以通過與直流電相同的方式中斷交流電電壓與這個系統一起使用。使用連續式機車自動信號，列車速度可以超過79mi/h。
在平交道口和一些道岔處通常提供聯鎖。在沒有聯鎖的交叉處，每列列車必須首先停在交叉處，然后如果交叉是暢通的就繼續。
由信號員操作的機械集中聯鎖允許對把通行權給一列列車，而保持軌道上任意其他列車處于交叉中。信號方式由控制桿和長的管聯接器來運轉，與每條軌道上的脫軌一樣。
電氣集中聯鎖允許操作員開動信號方式并進行電力脫軌。操作員也可以通過電動控制為渡線或鐵路支線開鎖并轉動轉轍器。轉轍器由電氣電動的或電動轉轍機轉動。設置了安全裝置以防止操作員調整信號、脫軌和操作轉轍器，除非為這些操作而騰出軌道。
對于包含很多軌道和列車運動的復雜交叉，使用進路集中聯鎖。操作員有必要在列車將進入聯鎖處按下按鈕并在列車將離開處按下另一個按鈕，然后最佳可用的路線將自動地被選擇并為列車排列起來。在簡單的交叉處，通過聯鎖的列車運動可以由一個電信號系統自動控制。
為了避免在同一條軌道上行駛在相對方向的列車的沖突，重疊和絕對容許區段信號是必需的。使用僅為前方兩個區段給出指示的自動區段信號，對向列車可能同時傳遞一個進行信號并發現在停止處的下一個信號，但是不能及時地完成這些。這種情形可以通過重疊前面的區段來防止，因此停止示象在列車前面多于一個的區段內顯示。使用絕對容許閉塞系統，繼電器可以用于預先擴展區段，但是為后續的列車提供正常區段表示，因此加速它們的運動。在對向列車運行在與絕對容許區段相同的軌道上時，區段控制預先擴展到足夠遠以包括一條錯車道或渡線，因此列車可以通過。
集中交通控制(CTC)由FRA正式指定為“交通控制系統”。它定義為“在其下，列車運行由區段信號批準、區段信號的指示取代關于同一軌道上對向和后續運動的列車運行優先權的區段系統”。
使用CTC，操作員指引所有列車以及通常所有轉轍器的運動，并且軌道上的脫軌在他或她的控制之下。對于低交通密度路線，有時轉轍器由乘務員依照轉轍器處的信號顯示手動轉動。儀表板向操作員顯示了鐵路線原理圖，所有的道岔被標志且顯示了道岔處的信號方式。光源識別了所有的列車。在錯車道末端的信號和轉轍器布置為路線類型的聯鎖。自動區段信號裝置控制錯車道之間的運動。僅僅使用沿著軌道的兩條線路導線和用于發射代碼數據的不同頻率，對于一個操作員控制幾百英里鐵路線上的列車運動是可能的。實際的操作在操作員面前的一個小控制板上執行，操作員僅僅按下按鈕或旋轉小開關以發出引導信號。確認由操作被實施后自動發回的信號顯示在儀表板上。
列車自動運行是通過計算機指令完成行程安排和列車運轉的能力，包括起動和制動、開關車門，等等。理論上，不需要列車員。實際上，如果客運列車在每列列車上擁有一個列車員通常認為是需要的，在緊急事件中他可以接管列車并用手動操作代替自動操作。對于手動代替，自動區段信號或連續式機車自動信號是必需的。而且，列車員的存在可以給予旅客安全感。
在控制中心，一臺或更多計算機按照預定計劃控制每列列車的運行，但是也能夠按照可能發生延遲的需要自動改變運行。提供一個或更多“調度員”來觀察顯示所有列車位置的控制板，以在緊急事件中采用手動操作。經驗表明，列車自動運行比用手動操作使列車在較短的時間內通過路線并對乘客有更好的舒適性。
用于保證最大性能的列車控制系統和規程已經變得如此完善，所以對于任意給定條件的系統選擇和設計，應當咨詢這個領域的專家。