La ligne Saint-Gervais - Vallorcine étant à voie unique, la sécurité doit y être très rigoureuse afin d’éliminer les risques de collisions frontales entre convois.
L’acronyme ECLAIR (Exploitation Centralisée des Lignes Assistée par Informatique et Radio) désigne la méthode d’exploitation originale de cette ligne à voie unique. La voie est divisée en 8 cantons, aux extrémités desquels sont installées des voies d’évitement, suivant le schéma suivant :

Les deux aiguilles sont talonnables ; leur position par défaut est indiquée sur le schéma. Lorsque les aiguilles sont dans cette position normale (déviée à gauche), le feu jaune est allumé. Si pour une raison quelconque le train devait passer à droite, le conducteur recevrait des informations par radio. Il devrait arrêter son train au pied du signal et aller manœuvrer l’aiguillage à la main, ce qui aurait pour conséquence d’éteindre le feu.
En temps normal, la balise unique placée avant l’aiguille compte les essieux du train et permet de libérer le canton. Le conducteur avance son train jusqu’au pied du panneau DD et demande au régulateur de lui donner l’autorisation de pénétrer dans le canton suivant. Le régulateur dispose des informations d’occupation des cantons, renvoyées par les compteurs d’essieux. Lorsque le canton demandé est libre, il attribue au train un numéro d’autorisation tiré aléatoirement par ordinateur. Ce nombre comporte toujours trois chiffres. Sa parité correspond au sens de circulation du train (voir la section consacrée à l’accueil des voyageurs pour les sens de circulation).
Ce numéro est transmis sous deux formes :
Le conducteur compose ce code sur le clavier associé au KABD et enclenche un cran de traction. Lorsque le train passe au-dessus de la double balise magnétique, l’électronique embarquée du KABD vérifie que le numéro saisi correspond au numéro reçu par radio. Si tel n’est pas le cas, le train s’arrête automatiquement.
Devant l’augmentation du trafic lié aux travaux d’Émosson, un block automatique lumineux a été installé entre 1973 et 1978. Les signaux lumineux sont placés à l’entrée de chaque canton, et comportent deux aspects : vert pour autoriser l’entrée dans le canton, et rouge pour signifier l’arrêt absolu. Un interstation peut comporter plusieurs cantons, ce qui permet à plusieurs trains de même sens de s’y suivre. Ce découpage en cantons intermédiaires peut être différent selon le sens en raison des grandes différences de vitesse à la montée et à la descente. À l’entrée des gares, les signaux sont un peu différents : le vert donne l’autorisation d’entrer en gare, et indique que le train sera reçu sur la voie directe ; le rouge signifie toujours l’arrêt absolu ; un troisième aspect, jaune-vert, donne l’autorisation d’entrer et indique que le train sera reçu sur la voie déviée. Ce système peut fonctionner en mode automatique, ou si besoin, en mode manuel.
Le Centre de gestion du trafic (CGT) qui assure la gestion de l’exploitation sur l’ensemble de la ligne, se situe à Vernayaz. Depuis le 17 septembre 2008, il est doté d’une télécommande informatisée de type ILTIS (Integrales Leit- und Informations-System für die Bahn, de Siemens AG). Ce système de conduite permet au chef-circulation de télécommander depuis ses écrans l’ensemble des installations de la ligne.
Sur certaines sections de la ligne est opéré un contrôle de vitesse des trains, qui est pris en charge par le matériel Z 800 et Z 850. Cela concerne les sections à forte pente, sur lesquelles la vitesse est limitée à 35 km/h. Le fonctionnement est le suivant :
Le système Integra, d’origine suisse, est basé sur des balises magnétiques placées le long des rails (voir photo). En France trois sections sont soumises à contrôle de vitesse :
Au départ, il était prévu de contrôler de la sorte à la fois des sections limitées à 35 km/h et des sections limitées à 45 km/h. Cependant, cela n’a pas été réalisé pour les sections limitées à 45 km/h. C’est pourquoi on trouve actuellement deux boutons verts marqués « 35 » sur le panneau de conduite des Z 800 et Z 850.
Les véhicules amenés à franchir la section à crémaillère sont équipés du Teloc, un système de contrôle de vitesse à la descente, et anti-recul à la montée.