近年来，随着我国汽车保有量和高速公路里程的不断增加，公路上发生的交通事故也在逐年增加，每年造成巨大的人员伤亡和财产损失，其中近1/3的事故是由于汽车与护栏的碰撞造成的，而传统的钢结构护栏具有造价较高、钢材消耗量较大、易腐蚀等缺陷，所以研究汽车与高速公路护栏的碰撞机理，设计新型实用的防护栏具有非常重要的现实意义。在传统钢结构护栏的基础上，本文设计了一种“三明治”夹层结构护栏板，选用两种不同强度的复合材料作为护栏基体以及夹层材料，从而保证了护栏板的耐撞性能。复合材料决定了该新型护栏具有造价较低，不易腐蚀，制作方便等优点；通过调节夹层结构可以方便调节护栏的耐撞性能。研究中结合仿真试验优化了护栏系统方案，进行了样件试制，并且开展了实车足尺碰撞试验，研究改进了护栏的实际防护效果。本文使用实验室部件试验、足尺实车碰撞试验以及仿真试验相结合的方法研究与设计护栏。首先使用实验室部件动态试验，通过验证关键护栏板的耐撞性能得出新型护栏的初步参数以及单点耐撞能力；然后在HYPERMESH软件环境中结合LS-DYNA关键字建立了客车-护栏碰撞系统有限元模型，并进行了实车碰撞试验验证，针对护栏高度、夹层数、车辆前部边缘倒角三个参数进行全因子仿真试验，得到改进护栏碰撞系统的最优方案；最后将改进方案用于实际护栏系统改进，仿真碰撞试验结果表明，改进后的高速公路新型半刚性护栏具有足够的耐撞性、诱导转向性以及乘员保护能力，满足了相关法规要求。论文的研究结果表明：分析改进后的新型护栏在克服传统护栏缺点的同时满足了护栏的基本防护要求，这对高速公路护栏的选用和进一步研究开发具有一定的参考价值。