我国是世界上拥有高速公路收费站数量最多的国家之一，作为高速公路收费站的重要组成部分，收费亭的安全生产直接影响到整个收费站的安全甚至整条高速公路的交通秩序。据统计，收费站发生的交通安全事故，多为因天气、驾驶员驾驶等因素发生的车辆撞击收费亭的事故，会威胁到收费亭内工作人员的人身安全。综上所述，设计一种公路收费亭防护系统，用于保护收费亭以及亭内收费人员的安全，具有十分重要的现实意义。高速公路收费亭防护系统主要由外部安全护栏、移动装置以及亭内缓冲座椅等组成。本文针对外部安全护栏的作用，提出了一种采用多个吸能盒进行缓冲吸能的设计方案，并以有限元仿真法对其保护效果进行研究。首先，本文介绍了动态显式非线性有限元仿真的基本理论，其中，包括弹性动力学基本方程和大变形动力学基本方程及其解法。在此基础上，对计算中沙漏的产生和接触问题的算法进行了分析。其次，根据我国现有的公路收费亭国家标准GB/T24719—2009提供的收费亭尺寸，以小型汽车撞击收费亭的交通事故为背景，设计安全护栏的参数。将安全护栏分为保险杠和吸能盒两个主要组成部分。在吸能盒的设计中，采用了能量吸收结构，以薄壁方管为研究对象，搭建模型仿真平台，并给出了数据采集的方法。最后，采用动力学模拟软件LS-DYNA分别对正面护栏和侧面护栏进行仿真分析。在固定不动的情况下，通过对收费亭的两侧护栏的防护效果分析，对其厚度进行改进。将改进后的安全护栏应用于配有移动装置的收费亭，并对其在碰撞过程中的受力情况和能量变化以及对人体的影响进行仿真与分析。