元来は、中央の運転指令所から電話で各地の駅や列車と連絡を取って指示命令を行っていた。現代においては、列車集中制御装置 (CTC) の導入が進み、運転指令所から各駅の信号設備を遠隔制御して列車の運行を制御している。また運転指令所と列車の情報伝達には、列車無線が用いられるようになった。
列車ダイヤが乱れた際には、運転指令員が列車ダイヤや車両・乗務員運用計画の変更を行う。この作業のことを運転整理と呼ぶ。運転整理は、評価基準があいまいで難しく、制約が厳しいうえに大規模な組合せ最適化問題であるという、非常に難しい問題である。
列車の種類.
用途目的による分類.
用途目的による列車の分類として、運賃を徴収して一般の旅客貨物を輸送する営業用列車と、鉄道事業者の業務の都合上運転する事業用列車の区分がある。営業用列車はさらに、下記のようにいくつかに区分されている。
旅客列車.
旅客列車は、旅客（人）を乗せて運ぶ列車である。
貨物列車.
貨物列車は、貨物の輸送を行うための列車である。
また、鉄道車両自体を貨物として輸送する甲種鉄道車両輸送や、大物車を使った特大貨物輸送も貨物列車の一種である。
混合列車.
客車と貨車を併結した列車を混合列車という。さらに区別して、客車に貨車を併結した列車を混合列車、貨車に客車を併結した列車を準混合列車という。準混合列車は貨物列車としての運行が主体であり、貨車の解結、貨物の積み下ろしに重点が置かれて、旅客扱いは従たるものである。
事業用列車.
事業用列車は、鉄道事業のために用いられるが営業列車ではない列車である。一般の旅客貨物を輸送する列車と使命が異なる列車として、特殊列車とも呼ぶ。
動力車による分類.
列車は動力車の種類により、機関車牽引列車、電車列車、気動車列車などに分類される。異種動力車が併結されている場合はメインとなる動力車が基準となる。機関車牽引列車には、蒸気機関車を使用する蒸機列車、電気機関車を使用する電機列車、内燃機関車を使用する内燃機列車などがある。機関車牽引列車は、特に蒸機列車は、「汽車」とも呼ばれる。
日本での技術的要件.