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在汽车与护栏的碰撞过程中，护栏既可以吸收碰撞过程中的动能以减小汽车碰撞的加速度峰值，起到保护乘员的作用；又可以迫使失控汽车恢复到正常的行驶方向，避免二次碰撞的发生。因此护栏设计合理与否直接影响着道路的交通安全。本文从碰撞安全性角度考虑，按照相关规范，建立了NJ型混凝土护栏和W-beam型波纹护栏的碰撞分析模型，并与整车模型进行耦合分析，形成了汽车-NJ型护栏和汽车-W-beam型护栏的系统碰撞模型。随后，基于代理模型分析技术和显式有限元模拟，对NJ型混凝土护栏的截面尺寸进行了优化，对W-beam型波纹护栏的立柱间距及护栏板厚度进行了优化，从而得到了最优的NJ型和W-beam型护栏，提高了高速公路交通事故中的碰撞安全性。研究结果表明：优化后的护栏在碰撞安全性能方面较优化前都有很大的提高，并为护栏的优化设计提供了参考。