본 발명에 따른 열차의 추돌방지 장치는, 선로를 주행하는 제1열차에 설치되고 상기 제1열차에 후행하는 제2열차가 추돌하는 것을 방지하기 위한 추돌방지신호를 송신하는 제1차상장치와, 상기 제2열차에 설치되고 상기 추돌방지신호를 수신한 경우 제2열차의 속도를 변화시키는 제2차상장치를 포함하되, 상기 제1차상장치는 상기 제1열차의 현재 선로상 지점인 제1지점과 상기 제1열차가 경유한 경로 중 상기 제1지점과 설정거리만큼 이격된 선로상 지점인 제2지점 사이의 통신환경을 판단하고, 상기 통신환경의 판단결과 비가시선(NLOS) 환경이면 가시선(LOS) 환경이 되도록 상기 추돌방지신호의 송신방향을 변화시키는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 열차의 추돌방지 시스템 및 그 제어방법은 선행 열차와 후행 열차에 각각 설치된 차상 장치 사이의 지향성 무선통신을 이용한 간단한 장치에 의하여 선행 열차와 후행 열차가 과도하게 근접할 경우 후행 열차의 속도가 수동 또는 자동으로 감속되도록 구성되기 때문에 열차 자동 제어 시스템과 같은 주된 제어 시스템에 오류가 발생되어 열차의 안전제어가 원활히 이루어지지 않는 경우에도 열차 추돌사고와 같은 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.