在鐵路上為列車、機車和其他車輛指示運行方向並控制其運行的系統。早期的控制系統由路軌轉轍器的位置指示器、道側手動操作的“停車”或“放行”信號組成。一般的鐵路控制系統還採用自動區截信號，把道軌分成一段段的電路以檢測其他列車、機車或車輛的出現。控制系統中的邏輯電路測定列車的位置和轉轍器的位置並以信號通知列車司機停車、減速或按標示的速度行駛。系統的控制部分自動測出前一輛列車的到達，並向後隨列車的司機給出這一信號；當路段空出時則發出“可通行”信號。採用自動區截信號可可大大提高鐵路安全程度。
在一些高速鐵路支線上,除采用自動區截信號外,還裝有附加的控制設備,即沿道軌設置自動脫扣制動器,以強制司機服從停車信號。當司機駕駛列車通過某種限制信號（如停車信號）時，由於設置在道軌旁邊的脫扣曲柄作用，列車上的空氣制動器自動啟動，列車自動停車。
一些高速鐵路、市郊鐵路和幹線鐵路的運輸系統中還設有速度控制系統和停站控制系統。速度控制系統能判斷列車的運行速度是否在安全速度范圍之內，如果超出范圍它就自動使制動器動作，使列車停車或將速度降低到一定的容許限度。但這種措施往往僅在一些非要害性的運行時采用。停站控制系統又稱程序化的列車停車控制系統。它使快速行駛的列車平穩地減慢並使列車的車門能準確地停在站臺所要求的位置，方便旅客上下車。這種控制是由計算機實現的，它輸出指令控制機車推進或制動。
車輛編組是鐵路控制系統的另一項重要任務。貨車運行通常是幾十節以至上百節編成一列。但是這些貨車並不都送達同一目的地，在一些主要的鐵路交會點或終端點還要重新編組。有效的方法是建立駝峰編組場，在各條鐵路線的終端點，除駝峰編組場以外還有接車編組場和發車編組場。編組溜放的速度一般要求在3～6.5公裡／時范圍內，通過操縱遙控的路軌轉轍器使列車段進入應進的岔道，速度由遙控減速器來控制。現代編組場所用的自動控制系統以1～2臺過程控制數字計算機作為基本控制裝置，它有車輛自動識別系統，接收關於貨車的特性和到站等輸入信息；還有編組場的輸入信息，如車速、該軌道的滿線情況和轉轍器的位置等。計算機發出控制指令，例如指示機車的爬坡速度、操縱減速器和轉轍器等。過程控制數字計算機的數據可用穿孔卡片、穿孔帶輸入，或者通過一條通向外部信號源的簡單的數據線路輸入，輸出數據可以用同樣方式迅速準確地發出。把這種計算機用到駝峰編組場就可以解決終端點的全盤自動化問題，如編組場的轉轍器和信號的控制、終端點的運行報表和帳目的制作等。