車内信号の現示変化の切替え音は当初、1音のチンベル（仏具でいう鈴（りん）やボクシング・プロレスでの試合開始合図であるゴングに似た音）であったが、近年の車両では電子音で「ピンポーン」という音が流れるタイプも存在する。
新しいATC

従来形のATCは、先行列車に後続列車が接近した際に、走行速度の下位の現示速度区間に進入した場合に常用最大ブレーキ（通常使うブレーキで最も効きが強いブレーキ）をかけ、走行速度が現示速度以下になると、自動的にブレーキを緩解（緩めること）することを繰り返して列車を停止させる多段ブレーキ制御方式であり、この方式では、停止すべき地点までに数回の常用最大ブレーキとブレーキ緩解が繰り返されしまう結果になる。このような動作は乗り心地悪化の原因であり、運転間隔短縮を実現する上での障害となってしまう。そこで現示速度区間（軌道回路）の長さを短くし、2周波組み合わせ方式により現示速度表示を多現示化して[注釈 12]、列車が走行速度の下位の現示速度区間に進入し、走行速度がその現示速度以下になる前に、さらに下位の現示速度区間に列車が進入することを繰り返すことで、スムーズに列車を停止すべき地点に停止させる、1段ブレーキ制御方式のCS-ATCが東京急行電鉄の田園都市線で初めて導入された。その後、東横線や東京地下鉄の一部路線などでさらに改良されたATC（東急のATC-P、東京地下鉄の営団新CS-ATC）が使用され、JRグループでは同じ理由でデジタルATCが使用されはじめている。

多段式ブレーキ制御方式ATCのATCブレーキ動作のグラフ図
縦軸は列車速度、横軸は距離、横軸下の数字は各軌道回路から発信される現示速度、黒の太線は現示速度による速度段、黒の細線はATCのブレーキによる列車の運転パターン、停止すべき地点までに、数回の常用最大ブレーキとブレーキ緩解が繰り返される。一段式ブレーキ制御方式ATCのATCブレーキ動作のグラフ図
現示速度区間（軌道回路）の長さを短くし、軌道回路から発信される現示速度を多現示化して、速度段を細かくすることにより、スムーズに列車を停止すべき地点に停止させる。

国鉄形ATC（アナログ）

日本国有鉄道（国鉄）・JRグループの路線・車両にて採用されたATCには下記のような種類がある。呼び名は車上装置の形式であり、地上装置の形式とは異なる。他の鉄道事業者では呼び名が異なるので注意。
ATC-1型（東海道・山陽型）（消滅） リニア・鉄道館で展示されている0系新幹線電車の運転席に設置されていた主速度計。
ATCの車内信号装置と一体化されており、下に速度計、上にATCの車内信号の指示速度が点灯する。
下の速度計は指示速度がATCの各車内信号の指示速度の間にある時には、その範囲が点灯するようになっている。

東海道新幹線開業時1964年に採用されたATCで、東海道新幹線は地上装置がATC-1A型とし、最高運転速度210 km/hとして設計され、続く山陽新幹線はATC-1B型とし、東海道より最高速度を上げた。信号現示は0・30・70・110・160・210で、すべて現示速度は抑止速度（実際に速度超過でブレーキが作動する速度）であった。このうち0信号は3つあり、軌道回路が30信号を発信し、先行区間に列車が存在する場合において、各軌道回路の境目から、約150 m手前に設置された地点検知の地上子[注釈 13] から発信されるP点信号を受信することにより作動する01（ゼロイチ）、先行区間進入などの無信号区間や各種機器の故障時等による02（ゼロニ）、添線ループコイルによる03（ゼロサン）があり、車上現示では区別が分からないが、01と02では確認扱いにより進行することができるが、03信号は絶対停止信号とも呼ばれ信号現示が変わらない限り進行することはできない。また、駅間で後続列車が先行列車に接近の場合には、地上側で先行列車までの速度信号を160・30・0 (01) で発信させ、停車での駅進入の場合には、同様に列車から駅までの速度信号を160・70[注釈 14]・30・0 (03) で発信させることにより、ATCによる多段ブレーキ制御によって列車を自動的に減速させ、車両側の信号現示が30信号になり30 km/h以下になった場合、運転席にある確認ボタン押して確認扱いをすることにより、ATCのブレーキが緩解して、その後、ブレーキハンドルによる手動操作により列車を停止させる[6]。もし、この確認ボタンの操作を怠るとATCのブレーキが作動したまま列車は停止する。また、ブレーキハンドルによる手動操作が行われなかった場合、先行列車に接近している時は、地点検知のP点の地上子から発信される01信号によって停止し、駅停車時では、出発進路の始端の外方（前方）に設置された、添線式停止制御軌道回路（ループコイル）が発信される03信号によって停止する。東海道新幹線大阪運転所脱線事故や品川基地出入場線本線合流部・新大阪駅構内の異常信号現示により、無信号時の混信における意図しない信号現示が問題になり保安度向上の必要性に迫られた。その後、保安度向上および最高速度アップに伴う現示追加のため、信号波を2周波組み合わせる方式に改良された（ATC-1D型、山陽ATC-1W）。東海道新幹線での最高現示速度は1986年の11月に220 km/h[注釈 15] に1992年の300系登場後より270 km/hとなり、山陽新幹線では1997年の500系登場後より300 km/hとなり、信号現示は0・30・70・120・170・220・230・255・270・275・285・300 (km/h) となっていた。なお、220信号以上での抑止速度は現示速度+5 km/h（300のみ+3 km/h）であり、東北・上越・北陸新幹線とは考え方が異なる。東海道新幹線では2006年3月18日にデジタルATC (ATC-NS) へ更新され、山陽新幹線でも2017年2月19日にATC-NSへ更新された[7]。これにより、新幹線からアナログATCは姿を消した。

先行列車に接近時におけるATC-1型のATCブレーキ動作のグラフ図（210 km/h運転時）。

縦軸は列車速度、横軸は距離、横軸下の数字は各軌道回路から発信される現示速度、黒の太線は現示速度による速度段、黒の細線はATCのブレーキによる列車の運転パターン、AはP点信号を発信する地点検知の地上子、Bは先行列車。赤の細線は、確認を扱わない場合のATCのブレーキによる列車の運転パターン。この図では、確認扱い後、手動によるブレーキが行われなかった場合、地点検知の地上子のP点信号を受信してATCのブレーキが掛かった状態を表している。駅に停車するまでにおけるATC-1型のATCブレーキ動作のグラフ図（210 km/h運転時）。

縦軸は列車速度、横軸は距離、横軸下の数字は各軌道回路から発信される現示速度、黒の太線は現示速度による速度段、黒の細線はATCのブレーキによる列車の運転パターン、Aが添線式停止制御軌道回路（ループコイル）、赤の細線は、確認を扱わない場合のATCのブレーキによる列車の運転パターン。この図では、確認扱い後、手動によるブレーキ操作により、ループコイル手前の車両停止標識までに停車した状態を表している。

ATC-2型（東北・上越型）（消滅）

東北・上越新幹線開業時には、東海道・山陽新幹線で実績のあるATC-1型をベースに、2周波組み合わせ方式化して保安度を向上するとともに将来の最高速度アップに伴う現示追加や電源周波数の50/60 Hz両用化で全国新幹線網に対応した上位互換の地上装置ATC-1D型が採用された。しかし車両形式が異なることから、車上装置はATC-2型とされ、以後は、車両形式にかかわらず、東海道・山陽新幹線用をATC-1 (D・W) 型、東北・上越新幹線・北陸新幹線用をATC-2型と呼称しているが、北陸新幹線用の地上装置はME（マイクロエレクトロニクス）技術を使用して装置の小型化を図ったATC-HS型が採用されている。当初の信号現示は、0・30・70・110・160・210・240 (km/h) で、後に260（北陸）、275（東北・上越）が追加された。また、0信号は4つになり[注釈 16]、駅間で後続列車が先行列車に接近の場合には、地上側で先行列車までの速度信号を210・160・110・30・0 (01) で発信させ、停車での駅進入の場合には、同様に列車から駅までの速度信号を210・160・70[注釈 17]・30・0 (03) で発信させることにより、ATCによる多段ブレーキ制御によって列車を自動的に減速させ、車両側の信号現示が30信号になり30 km/h以下になった場合、運転席にある確認ボタンを押して確認扱いをすることにより、ATCのブレーキが緩解して、その後、ブレーキハンドルによる手動操作により列車を停止させる。ATC-1型と同じく、確認ボタンの操作を怠るとATCのブレーキが作動したまま列車は停止する。ブレーキハンドルによる手動操作が行われなかった場合でも、先行列車に接近している時は、地点検知のP点の地上子から発信される01信号によって停止し、駅停車時では、出発進路の始端の外方（前方）に設置された、添線式停止制御軌道回路（ループコイル）が発信される03信号よって停止する。また、当初は200系の一部編成、その後E2系J編成・E3系にも拡大した高速対応車両は、一部区間において、トランスポンダを使用して240信号を読み替えることで275信号を現示する。なお、東北・上越・北陸新幹線においては、すべて現示速度=抑止速度である。現在は、東北・上越・北陸新幹線全線において既にデジタルATC (DS-ATC) へ更新されている[8][9]。

先行列車に接近時におけるATC-2型のATCブレーキ動作のグラフ図（275 km/h運転時）。

縦軸は列車速度、横軸は距離、横軸下の数字は各軌道回路から発信される現示速度、黒の太線は現示速度による速度段、黒の細線はATCのブレーキによる列車の運転パターン、AはP点信号を発信する地点検知の地上子、Bは先行列車。赤の細線は、確認を扱わない場合のATCのブレーキによる列車の運転パターン。この図では、確認扱い後、手動によるブレーキが行われなかった場合、地点検知の地上子のP点信号を受信してATCのブレーキが掛かった状態を表している。駅に停車するまでにおけるATC-2型のATCブレーキ動作のグラフ図（275 km/h運転時）。

縦軸は列車速度、横軸は距離、横軸下の数字は各軌道回路から発信される現示速度、黒の太線は現示速度による速度段、黒の細線はATCのブレーキによる列車の運転パターン、Aが添線式停止制御軌道回路（ループコイル）、赤の細線は、確認を扱わない場合のATCのブレーキによる列車の運転パターン。この図では、確認扱い後、手動によるブレーキ操作により、ループコイル手前の車両停止標識までに停車した状態を表している。

ATC-3型