本发明提供了一种基于学习的列车自动运行控制方法。该方法包括：设定列车的初始牵引切除门限值和牵引建立门限值，基于所述初始牵引切除门限值和牵引建立门限值通过迭代学习和线性插值方法建立列车运行时间与牵引切除门限值、牵引建立门限值之间的映射矩阵；根据列车的线路分段和分配的初始运行时间获取列车的计划运行时间，根据所述列车的计划运行时间和所述映射矩阵对列车进行运行控制；根据所述列车的实际站间运行时间和所述计划运行时间对所述映射矩阵进行更新管理。本发明的方法能够根据下发的列车计划运行时间，选取合适的牵引切除、建立门限值，使列车在ATO条件下达到在当前站间准时运行的目的。