近年来，随着我国高速公路的快速发展，高速公路交通事故也在逐年上升，每年都会造成巨大的经济损失和人员伤亡。高速公路交通安全问题已成为全社会关注的一个热点问题。护栏作为高速公路上重要的交通安全设施，其设计合理与否对道路交通安全影响很大。一方面，它可以吸收汽车撞击的部分能量，减小汽车碰撞的加速度峰值；另一方面，它可以迫使失控车辆恢复到正常的行驶方向。本文从碰撞安全性角度考虑，采用数值模拟的方法对高速公路上应用最广泛的刚性混凝土护栏和半刚性波形梁护栏进行了优化设计。首先对近年来我国高速公路交通事故状况进行了总结，并对护栏的研究现状和设计方法等进行了描述；然后分别对两种护栏进行了优化设计；最后在总结护栏优化过程的基础上，提出了研究过程中的一些问题和解决方法，并对今后的研究内容做出了展望。在对护栏进行优化设计时，首先基于碰撞安全性考虑定义优化问题，并采用试验设计得到样本点；然后使用显示有限元软件LS-DYNA对样本点的碰撞过程进行模拟，并通过代理模型技术构建目标函数的近似模型；最后采用遗传算法得到优化结果，并对优化后护栏的性能进行评价。本文基于显式有限元模拟和代理模型技术，采用试验设计和优化算法对护栏进行了结构优化，得到了更为安全的护栏结构。这种优化方法弥补了以前依靠大量实车碰撞试验和设计经验来设计护栏的不足，具有一定的参考价值。