열차자동운전장치(列車自動運轉裝置, Automatic Train Operation, ATO)는 열차 운전의 자동화를 위해 설계된 시스템으로, 기차의 운전, 가속, 감속, 정차 등의 과정을 자동으로 수행할 수 있도록 지원하는 장치이다. 이 시스템은 일반적으로 열차의 안전성과 효율성을 높이는 것을 목표로 하며, 운전자의 개입 없이도 열차가 정해진 경로를 따라 안전하게 운행될 수 있도록 돕는다.

열차자동운전장치는 여러 가지 기술적 요소로 구성되며, 주로 기차의 제어, 센서, 통신 및 데이터 처리 장치들로 이루어진다. 기본적으로, ATO는 열차의 위치 정보를 지속적으로 모니터링하여, 선로와의 상호작용에서 필요한 속도 및 가속/감속을 조정한다. 이를 통해, 열차는 정해진 시간표에 따라 운행될 수 있으며, 교차로에서의 안전성을 확보한다.

이 시스템은 다양한 운영 모드가 가능하며, 여기에는 전적인 자동 운전, 운전자가 도와주는 반자동 운전, 그리고 완전한 수동 운전 모드가 포함된다. 또한, 현대의 열차자동운전장치는 다양한 승객 안전 장치 및 비상 대응 기능을 통합하여, 비상 상황에서의 대처 능력도 향상시키고 있다.

열차자동운전장치는 이미 많은 도시철도 및 고속철도 시스템에 도입되어 있으며, 자율주행 기술의 발전과 함께 그 중요성이 점점 더 커지고 있다. 이러한 기술은 열차 운행의 정확성을 높이고, 인력 비용을 절감하며, 에너지 효율성을 증가시키는 데 기여하고 있다. 하지만, 완전한 자동화에는 여전히 기술적 도전과제가 있으며, 안전성을 확보하기 위한 지속적인 연구와 개발이 필요하다.