열차자동정지장치(Automatic Train Stop, ATS)는 철도 시스템에서 열차의 안전 운행을 보장하기 위해 설계된 장치이다. 이 장치는 열차 운전 중 특정 조건이 충족되지 않을 경우 자동으로 열차를 정지시키는 기능을 갖추고 있다. ATS는 주로 열차가 신호를 무시하거나 설정된 속도를 초과할 때 작동하며, 이를 통해 사고를 예방하고 열차 간의 안전한 간격을 유지하는 데 기여한다.

열차자동정지장치는 다양한 형태와 기술적 구성 요소를 포함하고 있으며, 일반적으로 선로에 설치된 감지 장치와 열차에 장착된 수신 장치로 구성된다. 감지 장치는 열차의 위치와 속도를 감시하며, 운전자가 신호를 무시할 경우 이를 인지하고 경고 신호를 발신한다. 이후에도 운전자가 제동을 하지 않으면, 자동으로 제동이 작동하여 열차를 정지시키는 방식이다.

일부 선진국에서는 ATS 시스템이 철도 안전의 핵심 요소로 자리 잡고 있으며, 이를 기반으로 한 더 발전된 기술인 자동 열차 운전 시스템(Automatic Train Operation, ATO)도 연구되고 있다. ATS는 특히 단선 구간이나 복잡한 상행선에서 사고를 크게 줄이는 데 중요한 역할을 하고 있다.