如果你住在大城市，交通拥堵是常见的烦恼。怠速的车辆会损害空气质量。密集城区的交通管理十分复杂，目标相互冲突。在交叉路口，车辆、自行车和行人必须安全地交叉通行。多年来，我们发展出了管理通行权的方法，从标志牌到环岛，但交通信号灯最为常见。

城市就像人体解剖结构：高速公路是主动脉，小型集散道路是毛细血管，主干道则是中等容量的连接通道。主干道采用平面交叉路口，交通流是间断的。这些交叉路口限制了道路的通行能力；增加车道或提高限速都无济于事。提高交叉路口的效率才是关键。大多数事故都发生在这里，因此工程师会分析设计方案，以兼顾安全与效率。

分配通行权颇具挑战，需要在空间、成本、速度、周期时长、视距、交通类型与流量以及人为因素之间做出妥协。交叉路口必须标准化，这样驾驶员才知道自己的角色。理想的交叉路口不会造成任何中断，但五层立交桥在任何地方都不切实际。简单的标志牌成本效益高，但无法应对大流量。交通信号灯提供了一种平衡：成本低、占地少，并能处理大流量，只是会有一些中断。

在最简单的形式中，交通信号灯每条车道有三个灯：绿灯表示通行权，红灯表示停止，黄灯警告即将变化。除此之外，信号灯在各种情况下可以变得很复杂。