利用線上電腦和有關技術設備，自動收集信號設備狀態和列車運行的資訊，按規定的演算法和程式進行處理，即時地發送出指揮列車運行的有關命令，安排列車進路和調整列車運行，同時，將處理的結果予以記錄和顯示，這種集中控制和監視系統稱為鐵路行車指揮自動化。
系統組成 各國鐵路行車指揮自動化系統雖然在功能方面有差異，但系統組成都是在現有信號設備(區間閉塞、車站聯鎖、調度集中控制等)的基礎上，增增加車次跟蹤和計算機系統、通信設備以及故障檢測設備等，構成高一級的具有智能性的行車指揮系統。根據系統的不同要求，計算機的配置方法也不盡相同，基本上可分為：①單機系統，如美國鐵路有采用一臺計算機的系統，這種系統以人工操縱的調度集中控制總機作為備用系統；②雙機系統，其中又可分為並列雙機和待機雙機系統。前者兩機同步工作，並進行比較後構成輸出，後者為熱備用方式；③三機系統，其中又可分為三中取二多數表決系統和三機的二重系統。前者按三取二邏輯判決進行工作，日本和聯邦德國已采用瞭這種系統。後者兩機按並列雙機工作，一機備用。計算機系統的外圍設備和接口，除瞭通用的以外，還有一些專用的，如同信號設備連接的專用接口設備，以及調度員與計算機對話的專用終端和車站值班員與計算機對話的遠程終端設備等。
自動化系統中的應用軟件主要有列車追蹤、進路控制和運行調整。其基本構成方法和原則分述如下。①列車追蹤：計算機根據信號遙控遙信系統送來的信息，掌握列車位置的變化，在計算機內設置對應於線路設備和列車的存貯器，以及按列車車次分類的列車追蹤表；它隨時間的推移和發生的變化，按照程序設計的流程進行處理，實現對列車的追蹤。有關數據經過進一步處理後，用於繪制列車運行實跡圖和為進路控制提供列車追蹤信息。②進路控制：列車按運行圖行車，實現計算機控制進路，首先要將管轄區段的運行圖存入計算機內，然後根據設定進路時間、列車位置、列車順序和信號設備鎖閉條件等，按照程序設計的流程，經過分析、比較等處理過程後，輸出某一列車進路的命令。③運行調整：列車運行按照預定的運行圖和車站作業計劃進行，一旦運行圖被打亂，就要調整，調整內容主要是變更列車順序，修改越行或會車地點和時間，找出恢復運行圖的最佳方案。
發展趨勢 行車指揮自動化系統是一個具有較強數據處理功能的監控系統。在此基礎上可形成幹線鐵路、樞紐地區以及較大范圍地區鐵路的控制中心，以更有效地組織鐵路運輸工作。此外，隨著微型計算機和數字通信技術的發展和應用，行車指揮自動化系統將以微型計算機為基礎，構成按功能劃分的模塊化的分佈系統，以進一步提高系統的可靠性，增強系統功能和適應性。