通辽火车站位于内蒙古自治区通辽市科尔沁区，是通辽市的重要交通枢纽之一。科尔沁区是通辽市下辖的一个区，隶属于内蒙古自治区通辽市管辖范围。通辽市下辖四个区和两个县，科尔沁区是其中之一，位于通辽市中心区域。因此，可以得出结论：通辽火车站属于内蒙古自治区通辽市科尔沁区。