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交通信号灯（英语：Traffic Light），俗称红绿灯，是以规定之时间上交互更换的光色讯号，通常设置于交岔路口或其他需要交通管制的地点，用以将道路通行权指定给车辆驾驶员与行人，管制其通行、停止及转向的交通管制设施。交通信号灯是以电力为能源运行之交通管制设施，以红、黄、绿三色灯号或辅以声音讯号，指示车辆及行人停止、注意与行进。
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| “Traffic Light”的各地标准命名 | |
|---|---|
| 中国大陆 | 交通信号灯 |
| 台湾 | 交通号志 |
| 港澳 | 红绿灯 |
| 新马 | 交通灯 |
世界上第一盏手动且以煤气灯照明的交通信号灯于公元1868年12月在英国伦敦威斯敏斯特宫前的大桥街（Bridge Street）、大乔治街（Great George Street）与国会街（Parliament Street）交汇处启用，该交通信号灯灯柱高22英尺（6.7米），设有红、绿两色煤气灯。这盏灯对交通控制起到一定作用，但它在使用二十多天后发生爆炸，使操作交通信号灯的警察殉职[1] （另一说为烧伤[2]）。随后这种交通信号灯停用，直到以电作为能源的交通信号灯开始使用为止。而在1890年代晚期，交通信号系统逐渐被重视，并在1910年美国芝加哥的厄内斯特·西林（Earnest Sirrine）成功申请了全世界第一个自动交通信号控制系统的专利，其交通信号控制系统使用了“停止（STOP）”以及“前行（PROCEED）”的字样，纵使这个信号系统是不会亮的。[3]
交通信号灯大多根据不同的颜色（通常为红色、黄色（欧洲等国使用带有些许橙色的琥珀黄）以及带有些许青色的绿色）来给予并指示各道路的通行权，以下根据不同形式的灯号来说明其意义：
在某些国家，当发生交通事故时，交通信号灯的灯号会转变为闪烁形式，其灯号形式可能是主干道为闪烁黄灯、支道为闪烁红灯，抑或所有方向之道路皆为闪烁红灯。闪烁形式的交通信号灯亦可能使用于当交通流量较低的时段，例如深夜时段。[6]
在交通信号灯尚未发明之前，交通流皆由交通警察所控制。有充分证据显示在1722年的伦敦桥[7]:3，有三名警员被指派去指挥进出伦敦桥的交通，每个警员会互相帮忙指挥交通，其中有警员负责帮忙指挥从萨瑟克到伦敦的车流，并确保所有车都能停在桥端等待另外一端的车流通过，而有警员负责指挥从伦敦到萨瑟克的车流。
1868年12月9日，全世界第一座燃煤照明的交通信号灯在伦敦威斯敏斯特宫前的大桥街（Bridge Street）、大乔治街（Great George Street）与国会街（Parliament Street）交汇处被启用[8]，这项设施是由诺丁汉的铁路工程师约翰·皮克·奈特所提出，他从他的铁路信号系统中改编了这项发明[9]，并由铁路信号工程师约翰·萨克斯比和约翰·斯廷森·农夫共同建造这项设施。这个设施被发明的主要原因是因为威斯敏斯特桥前有大量的马匹，如此庞大的马匹流量促使数以千计的行人被迫行走在威斯敏斯特宫旁[10]，为了解决此壅塞问题才发明此一设施。此交通信号灯结合了三种臂板信号，并使用了红色及绿色的煤气灯做为夜间使用，而在灯柱上则有警察以控制杆操作此一信号灯。[11] 这座交通信号灯高22英尺（6.7米），当臂板水平伸出时代表驾驶员必须“停止”，而当臂板水平向下45度角时则代表驾驶员必须“注意”前行。在夜晚时红色煤气灯亮起时代表必须“停止”，而绿色煤气灯则代表“注意”。[7]
纵使这是一项成功管控交通流量的发明，但它却在1869年1月2日（启用24天后）爆炸，并导致路面下的天然气泄漏[12]、且造成一名警察殉职（有一说为被炸伤[13] or killing[14]）。随后这种交通信号灯旋即被停用，直到以电作为能源的交通信号灯开始被使用为止。
在20世纪初，像伦敦这种臂板式信号机在全美各地被广泛使用，且各州有各自的设计。例如1908年的美国俄亥俄州托莱多就使用了高8英尺（2.4米）、绿底白字且上面印有“停止（Stop）”和“出发（Go）”字样的臂板信号，以及红色与绿色的煤油灯供夜间使用。[7]:22 该信号灯由交通警察所控制，并在改变信号之前吹哨以警示驾驶员，而这种设计也被使用在费城及底特律等大城市。[7]:23 这个例子是美国初次尝试使用更明显的交通控制形式去管制交通，并使得臂板式信号机有了更进一步的发展，而这项设计则是根据铁路信号所发明的。[15]
1912年，一座交通控制装置被设置于法国巴黎的蒙马特街（法语：Rue Montmartre）与格兰德大道（法语：Grande Boulevard）交汇处的塔顶上，这座交通塔里头有一名女警察，该名警察操纵了位在塔顶的四面金属盒，且盒上印有红色的“停止（Stop）”字样以及白色的“出发（Go）”字样。[7]:33
同年，美国盐湖城警察莱斯特·怀尔研制出第一盏以电力为能源的信号灯[16] ，且该信号灯一样只使用红灯及绿灯而已。
1914年8月5日，美国交通信号公司（American Traffic Signal Company）在美国俄亥俄州克利夫兰的东105街（East 105th Street）以及欧几里德大街（Euclid Avenue）交汇处角落安装了一个交通信号控制系统[7]:27–28[17]，该信号系统有红色和绿色两种颜色，并附有蜂鸣器，此系统是依据詹姆斯·霍格（James Hoge）的设计，该设计在发生紧急情况时可允许警察及消防队员控制信号，并改变信号颜色以示警告。
1920年，第一座三色信号灯在密歇根州底特律由美国警官威廉·波茨（William Potts）所发明[18]，这盏交通信号灯第一次使用三种颜色并首次出现在底特律的密歇根和伍德沃德大道（Woodward Avenues）互通立交，而在后面控制这盏交通信号灯的人正是威廉·波茨本人，他当时担心四个分别控制四个方向信号灯的警员无法在同一时间同时改变信号，而解决之道就是再添加第三种颜色──琥珀黄色，这个颜色恰好与铁路信号的颜色相同。[10]:93 波茨还在各个信号灯放置计时器以协助四个方向的交通信号灯，而这个交通信号灯很快就用十二个探照灯来控制路口交通，该路口则是当时世界上最繁忙的路口之一，每日有超过两万辆汽车经过此路口。[7]:35
同年10月，在美国洛杉矶百老汇（Broadway）的五个互通立交安装了当地首批全自动交通信号灯，这些由“顶峰交通信号灯有限公司（Acme Traffic Signal Co.）”所制造的信号灯上头配有“停止（Stop）”以及“出发（Go）”字样的臂板，并附上小型红灯和绿灯；铃声则相当于现今的黄灯，当铃声响起的同时信号也会跟着改变，而整个响铃的过程花费近五秒钟左右。在1923年之前整座城市已安装了31座由“顶峰交通信号灯有限公司”所制造的交通控制装置。[19] “顶峰交通信号灯有限公司”所制的交通信号灯经常在华纳兄弟的影视里出现，乐一通与梅里小旋律等卡通就是以它响亮的铃声作为其喜剧效果。
第一座互联式交通信号系统在1917年于盐湖城设置，其使用手动开关同时控制了六个路口的交通信号。[7]:32 而在1922年3月，德州休斯敦引进了全自动互联式交通信号灯。
1922年开始，交通信号灯开始使用全自动的计时器来控制。克劳斯·海因茨（Crouse Hinds）是第一个在交通信号灯加装计时器的公司，该公司专门制造铁路信号器并且在他们公司总部的所在地──休斯敦发明了第一盏定时信号。[15]:385 在交通信号灯加装计时器最主要的优点是可以节省人力成本，而像纽约市就可以因此重新分配警员职务，在六千名警员当中只需要五百名分配到交通队，这使得城市省下了 12,500,000 美金的成本支出。[15]:385
非裔美国籍发明家加勒特·摩根（Garrett Morgan）在亲眼目睹汽车和马车间的交通事故之后，提交了一项美国交通信号的专利[20]，并在1923年11月20日将专利编号 1,475,024[21] 授予摩根的三位式交通信号。虽然网站 HISTORY.com 认为这个发明是现今黄灯的始祖，但其实早在先前（包含前述所提的底特律警官威廉·波茨所发明的交通信号灯）就已经有黄灯的存在了。[7]
而英国的第一批交通信号灯在1926年于皮卡迪利广场（Piccadilly Circus）设置[22] ，翌年（1927年）于伍尔弗汉普顿王子广场（Princes Square）的利奇菲尔德街（Lichfield Street）与公主街（Princess Street）引进了英国首座全自动交通信号灯。[23]
澳大利亚第一批交通信号灯则是在1928年于墨尔本的柯林斯（Collins）与斯旺斯顿街（Swanston Street）互通立交被设置。
而每个方向三个灯共四个方向十二个灯的信号灯系统直到1928年才开始被使用，这种信号灯系统的另一个特征就是具有灯罩，且每个信号灯的镜面都以喷砂的方式来增加白天的能见度。[15]:383 而不管是交通塔形式的交通信号灯或臂板式信号机在1930年之前已逐步被淘汰，原因是交通塔体积过于庞大且会阻碍交通；臂板式信号则是太小以致于驾驶员在夜间无法辨识。[15]:382
印度南部第一座交通信号灯于1953年在金奈的埃格莫尔交界处被设置，而班加罗尔的第一座交通信号灯则于1963年设置在“政府环岛（Corporation Circle）”。[24]
美国交通信号的控制在1950年代随着计算机的崛起而有了很大的改革。由于计算机的崛起，由计算机侦测车流的新型交通信号灯使得克罗斯比镇的交通流量更快更畅通。而在当时，有些路口会设置“压力板（一种可以用来探测车流通过的非固体方块）”，一旦有车在该压力板上，计算机就会知道该车辆正在停等红灯。[7]:135 有些甚至还可以侦测出现在有多少车辆正在停等红灯以及第一辆车已经停等多久的红灯。[7]:141 其中一项有历史记载关于用计算机控制信号灯的例子是在1952年的丹佛，一部计算机控制了120盏交通信号灯并载有六部压敏探测器以测量进出城的交通流量。该系统设于中心商务区，该区最繁忙的交通就位处市中心地区与北部以及东北部的部分城市，而负责控制整个系统的电脑控制室就位于县市大楼的地下室。[7]:141 随着电子计算机逐渐发展，交通信号控制也获得改善且易于控制。1967年，加拿大多伦多是第一个用更先进的计算机去侦测车流以控制信号的城市[7]:141，透过更新更好的计算机去计算车流量使得交通流比起以往使用交通塔的方式更快更顺畅，而该城市用电脑以透过电话线的方式成功控制了159盏交通信号灯，人们因此赞扬电子计算机的侦测能力。多亏电子计算机的侦测能力，使得电子计算机足以根据停等红灯的车流量来改变绿灯周期长短[7]:143，并使电子计算机成为现今二十一世纪所使用的交通管制模式。
交通信号灯的倒计时显示器在1990年代被引进，这种显示器对行人穿越马路是相当有帮助的，并可使行人判断是否还有足够时间去穿越路口。在美国，倒计时显示器是不准用于行车管制方面的[25]，但现今对于路幅较宽的行人专用信号灯而言，行人倒计时显示器是有必要的。
“信号显示（Aspect）”在交通信号灯的术语里是指面向驾驶员的信号灯面，而“灯面”系作为控制单向交通之用，其中包含一个或数个“镜面”，通常一个信号灯面含有三个镜面，分别为红、黄（标准为琥珀色）、绿（略偏青色的绿）三种颜色。典型的纵排交通信号灯有三个镜面，镜面颜色由上至下分别为红、黄（琥珀色）、绿（青绿色），而横排交通信号灯会根据道路通行方向的不同而有所差异，通常在右侧通行的国家及地区，镜面颜色由左至右分别为红、黄（琥珀色）、绿（青绿色）；而左侧通行的国家及地区，镜面颜色由左至右分别为绿（青绿色）、黄（琥珀色）、红。在某些交通环境较复杂的情况下，可能会有箭头灯号以作为指引方向用，至于箭头灯号的排列则依据各国标准而有所不同。
是交通信号灯最简单的表示形式，可能由单一镜面组成亦有可能由两个同一颜色的镜面所组成，其目的通常是警告具共用路权的驾驶员可能发生的潜在冲突或危险。单色信号通常有以下形式：
该类型信号有两个镜面，通常是垂直排列，常见于铁路道口、消防局或道路交叉口。在美国，当双色信号闪烁黄灯时，代表交叉路口的车流交会是不可被预期的，必须小心行驶；而当双色信号亮红灯时，表示车流交会发生（例如有消防车即将驶出消防局），所有车辆就必须停止。这种双色信号也时常用在匝道仪控上，当驾驶员准备进入一个受匝道仪控控制且交通正繁忙的高速公路时，匝道仪控会被启动，此时当绿灯亮起时只能有一部车辆通过，红灯时车辆必须停等于匝道上禁止进入高速公路。
通常标准的交通信号灯是由红、黄（琥珀色）、绿（青绿色）三种颜色的灯号所组成，其中黄色灯号排在红灯及绿灯之间。
当三重信号显示的交通信号灯为横排或斜排时，灯号排列顺序会依据道路通行方向的不同而有所差异：在右侧行驶的国家及地区，灯号颜色由左至右为红、黄（琥珀色）、绿（青绿色）；而左侧通行的国家及地区，灯号颜色由左至右分别为绿（青绿色）、黄（琥珀色）、红。而横排或斜排的交通信号灯之所以会因为道路通行方向不同而使得灯号排列顺序有所不同，一般是认为横排或斜排的交通信号灯通常悬空于道路上方（以悬臂杆或门架等悬挂），由于有的时候因为路边的看板或路树遮挡的关系，才会将所有灯号里最重要的“红灯”排列至驾驶员最容易看到的位置，也就是靠路中央的一侧。[26]
有的时候会根据情况而增加其他灯号以做更多的控制，例如路面电车的信号灯或者单独只允许或禁止车辆右转、直行或左转的“箭头灯号”。
一般而言，一个路口在信号周期的任何时刻至少要有一个方向的交通信号灯是绿灯。而在某些地区，同一路口的所有信号灯会短暂地在同一时间全部亮红灯，以净空路口的交通，称为“全红时段”。而全红时段的存在可能取决于交通流量、道路情况、路口的实体布局或者法律上的要求等。因此，现代的交通信号灯大多都有内置并于需要时启动全红时段，纵使这个功能在某些地区不常被使用。
而有些较旧的交通信号没有所谓的“全红时段”：在某方向的信号转红之后另一方向的信号立即转绿。[note 1]
在某些地方，有另外一种比较不太一样的信号周期称作行人保护时相。在行人保护时相中，所有行车管制信号都会转为红灯，而此时行人可以各种方向穿越路口，甚至对角线穿越路口。
通常行车管制用的交通信号灯都只由红、黄、绿三种颜色所组成，且一般皆为圆形灯号，不过在加拿大魁北克省以及加拿大的三个海洋省份（大致上分布于加拿大法语区）其交通信号灯大致以横排形式排列或纵排形式以柱立的方式设立于路边或安全岛上，且这些地区的交通信号灯有个特别的特色：横排的信号灯红灯一定设置两个，且分别设于同一灯面的左右两端。除此之外，这些地区的横排交通信号灯有些会将不同类型的灯号用不同形状加以区别：左右两端的红灯为正方形（比起一般圆形灯号的圆形面积还大）、黄灯为菱形、绿灯则为圆形。
有别于美国其他州及地区，美国南部及东南部的部分州及地区（例如佛州迈阿密都会区、德州休斯敦及新墨西哥州大部分地区），大部分交通信号灯为横排形式（美国其他地区绝大部分的信号灯皆为纵排），之所以排成横排的原因是该地多飓风及风暴，为减少风阻才会如此摆放。[27] 而像加拿大的艾伯塔省也是以横排形式设置信号。
在日本，除了绿灯被叫做“蓝灯（青信号）”之外，其他交通信号灯部分大多遵循国际上的规则。但为避免使其与国际上“绿灯行”的规则搞混，因此当局于1973年发布了一项法令[28] ，将绿灯的颜色色调尽可能地偏向蓝色，这可让绿灯实际上变得更蓝以符合当地将绿灯称作“蓝灯”的习惯且不必牵强附会地硬将当地习惯称的“蓝灯”改称作“绿灯”。
三色灯信号也应用在像上密西西比河的船闸上。红灯代表另一艘船正在经过；黄灯代表闸室正在将水排空或填满以符合正在接近的船只的高度；当闸门打开之后，绿灯则代表船只可以进入。
铁道信号灯为避免与一般交通信号灯搞混，故铁道信号跟一般交通信号灯镜面排序刚好相反，亦即绿灯在最上方而红灯在最下方。
在某些地区如澳大利亚、爱尔兰等地，行人专用信号附有音响装置，以利盲人及视觉障碍者通过路口。当信号灯为红灯时会以缓慢的哔哔声告诉行人现在路口为红灯必须等待；当信号灯转换成绿灯时会以连续的嗡嗡声告知人行道口为绿灯可以通行。在澳大利亚昆士兰、新南威尔士、维多利亚及西澳大利亚，有声信号的声音与按钮相同，而这种辅助技术的系统也广泛地被使用在许多加拿大繁忙的交叉口。
在英国，海雀式人行横道以及它的前身──鹈鹕式人行横道都会以快速的哔哔声告知行人可以安全地穿越马路，而这个哔哔声在晚间会被关闭以免干扰到邻近居民。[30]
美国有些州会在繁忙的交叉口设置按钮让行人得以通过路口，而这个按钮会为盲人发出哔哔声。当灯号改变时，内置于按钮的扬声器会提醒盲人可以穿越马路；而当信号转为闪烁的红色手掌时，该扬声器会跟着行人倒计时显示器的数字一起倒数。
在日本路口普遍装设有声信号，目的一样是告知视觉障碍者是否可以通过路口。而日本的有声信号分成两种：一种为“音乐式有声信号（メロディ式音響信号機）”，另一种为“拟声式有声信号（擬音式音響信号機）”。“音乐式有声信号”是用播放音乐或旋律的方式告知行人可以通过路口（通常播放的音乐是日本童谣“通过吧（通りゃんせ）”以及苏格兰民谣“Comin' Thro' the Rye（故郷の空）”）；“拟声式有声信号”则是靠模仿动物的叫声等（通常是鸟鸣声以及布谷鸟叫声）来告知。而在日本，部分的有声信号不需按按钮即会自动发出声音，称作“常时有声信号（常時音響式信号機）”。“常时有声信号”平常不需按按钮就会发出声音，对住在附近的邻居而言常不堪其扰，故大部分商业区或市中心以外的住宅区或郊区等则使用“按钮式有声信号（押しボタン式音響信号機）”，视障者必须按下按钮才能透过声音判断是否可以通过马路。
在澳大利亚与新西兰，行人专用信号灯的顺序如下：
而在某些大城市（如悉尼、墨尔本、布里斯班、阿德莱德等），行人专用信号灯会附设行人倒计时显示器，通常是从30秒开始倒数（也就是从红人开始闪烁的时候）。而在奥克兰，有些行人专用信号灯会从15秒开始倒数。
有些交通信号灯会同时将所有方向的行车管制信号转为红灯并将所有方向的行人专用信号转为绿灯，此时各方车辆必须停止让所有行人通过路口，行人可以各种方向穿越路口，甚至对角线穿越路口，而这种穿越形式被称作“行人保护时相（Pedestrian scramble）”。这种穿越形式在悉尼市政厅以外的中心商务区以及其他较多行人的地方（例如雷德芬悉尼大学附近）常常出现，而在新西兰则可在奥克兰的中心商务区、惠灵顿以及基督城等城市发现到。
欧洲的行人与自行车专用信号灯大多使用双重信号显示（Dual aspects），少部分使用三重信号显示（Three aspects）[31] ，并以图像的方式来代表行人或自行车。而大部分的欧洲国家使用橙色或琥珀色来代替中间的黄色。信号灯的顺序如下：
在德国、捷克共和国及其他一些中欧国家，绿灯时相前会短暂地将红灯与橙灯同时点亮，因而让驾驶员知道可以准备通行（例如可让驾驶员重新启动发动机、或者排至前进挡或放下手制动等）。有些地方的行人专用信号灯或自行车专用信号灯也有红灯与橙灯并亮的机制，让行人或自行车手知道信号即将转换成绿灯。信号灯的顺序如下：
在英国、爱尔兰、王权属地及依附领土、前殖民地（如香港）等，行人专用信号灯会显示以下灯号：
在美国，以往常见的行人信号灯会显示“行走（Walk）”和“不可行走（Don't walk）”的字样；而在加拿大，白色走姿的行人图样则常被使用。随着双重信号显示的改造以及较新型的设施逐渐增多，以往下方镜面用以显示“行走（Walk）”（或走姿行人）的图样正逐步被行人倒计时显示器所取代。而手掌图样的信号则第一次出现在蒙特利尔的韦斯特蒙，由亚历山大·赫伦（Alexander Heron）所发明，发明灵感来自于指挥路口交通时交通警察戴着手套的手有控制并阻止的意味。
行人信号灯的灯号意思如下：
美国马萨诸塞州允许一种不寻常的信号，当一个信号化路口没有行人专用信号灯头时，所有方向的交通信号灯会转红，随后红黄并亮。在这个红黄并亮的灯号下，所有车辆必须停止，此时行人可以各种方向穿越路口，甚至对角线穿越路口，这被称作“行人保护时相（Pedestrian scramble）”。
中国大陆的行人专用信号灯各灯号代表意思如下：
少部分路口，特别是在人流较小的情况下，存在行人控制开关，否则不会结束行人红灯。除在部分有对角交叉斑马线的十字路口，不允许行人对角斜穿十字路口，但允许非机动车斜穿。
台湾的行人专用信号分成上下方两个方形灯面。上方可显示橘黄色的绿灯剩余秒数，以二位数七划管显示，并且在行人专用信号绿灯结束后于该灯面显示静止站立小红人；下方则为七个动作组成的动画小绿人走动画面。 另外，台湾也有设置共杆式交通标志，除了信号灯外，也一并设置路名牌、路标及路灯等设施，有助于改善城市信号杆混乱景观。
大众运输专用的交通信号灯通常为了与行车管制信号灯与行人专用信号灯有所区别，而常用字母、箭头、横条等作为灯号形式。
在俄勒冈州的波特兰，电车信号有橙色水平横条和白色垂直条等灯号，而有些系统会使用大写英文字母“B”代表巴士专用、大写英文字母“T”代表电车专用。
在一些欧洲国家，大众运输专用的交通信号灯（通常为有轨电车，或使用专用道的交通运具）通常有四个由大写英文字母“T”所组成的白灯。当上面三个白灯亮起，代表“停止”；如果最底下的白灯以及上面一些白灯亮起，表示允许沿着所指方向前行。在电车信号中，如果在没有电车路口或路口没有转弯的情况下，更简单的黄色大写英文字母“T”的灯号会被使用，且只有当这个灯号亮起时电车才能前行。
在北欧国家，电车信号的白灯有以下不同的类型：大写英文字母“S”代表“停止”、横杠“—”代表“注意”、箭头所指之处代表允许通行的方向。[33]
荷兰使用了较具特色的“九眼（negenoog）”设计来当作电车信号的灯号[34]，如上图上排所示；而比利时、卢森堡、法国及德国则使用上图下排的灯号。而上图灯号由左至右的意思各代表：“直行”、“左转”、“右转”、“任何方向皆可通行”（如同一般信号灯的“绿灯”）、“停止，除非需要紧急刹车”（相当于一般信号灯的“黄灯”）以及“停止”（相当于一般信号灯的“红灯”）。
美国明尼苏达州明尼阿波利斯的明尼阿波利斯轻轨（METRO）系统以及新奥尔良的RTA路面电车系统都各自在自己的中央商务区使用了比利时／法国系统的简化版本，并只使用“出发（Go）”和“停止（Stop）”两种配置，而第三种相当于“黄灯”的信号则用闪烁的“出发（Go）”信号来达成。
在日本，电车信号则设置在一般交通信号灯的下方；但为使与一般交通信号灯有所区别，电车信号的颜色一般是橘黄色的。
在香港，有轨电车的信号用黄色大写英文字母“T”(Tram)的灯号来取代绿灯。除此之外，可以在任何有轨电车轨道互通立交使用另一组信号来指示轨道的方向。而香港轻铁的红色“T”字则代表需在灯号前停车，通行灯号用白色箭头代替。
而在澳大利亚，有时白色大写英文字母“B”或白色大写英文字母“T”会用来取代绿灯，而此两灯号分别代表巴士或电车在灯亮时有各自的通行权。
有些地方在一些情况下可无视信号灯号而将通行权优先让给特殊车辆，通常这些车辆是紧急车辆（例如：消防车、救护车和警车）[35][36] ，大多数的系统使用小型且可以发送无线电波、红外线或闪光灯信号的发射器使装设在信号灯附近的感应器能够接收得到，而有些系统则使用声音侦测的方式，其中必须使用某种类型的汽笛让信号灯上的感应器能接收得到。一旦信号灯上的感应器侦测到有特殊车辆经过，正常的信号灯周期将被阻断并将通行权优先让给特殊车辆：路口所有方向的信号灯将转为红灯，除了该特殊车辆有通行权之外，各方向的车都必须停止。而有的时候会在一般的交通信号灯旁增设额外的信号灯让该特殊车辆知道这个“优先通行机制”已被触发并告知其他所有车辆有特殊车辆正接近当中，当这个机制全部结束之后就会恢复成原本正常的信号灯周期。
在大部分地区，使用这种“优先通行机制”的特殊车辆可不必遵循交通信号灯。然而，该特殊车辆必须放慢速度、小心行驶并开启警示灯以告知迎面而来的驾驶员有特殊紧急车辆经过。[37][38]
而“优先权（Priority）”不像“优先通行机制”一样会立即将正常的信号灯周期阻断以让特殊紧急车辆先行通过，“优先权”是一个为了减少特定车种的延迟所生的机制，这些特定车种指的尤其是像巴士这种的大众运输工具。
有些国家及地区有的时候会允许红灯时左转（左侧通行地区）或右转（右侧通行地区），并在转弯时礼让行人及其他通行的车辆，但有些地区则大多不允许红灯时左（右）转。这些原则上不允许红灯时左（右）转的地区若在某些路口特别允许驾驶员在红灯时左（右）转，则通常会在信号灯旁设置标志告知驾驶员此路口可以于红灯时左（右）转[39] ；相反地，在一些允许红灯时左（右）转的地区如果要特别禁止某路口在红灯时左（右）转，一样会使用标志（通常上面写着“红灯禁止左（右）转”的字样）注明。而有的时候会特别使用左（右）转专用信号来允许驾驶员转弯，通常如果左（右）转专用信号亮的是绿色箭头，则代表驾驶员有绝对的转弯通行权，也就是这个时候驾驶员可以通行无阻的转弯，就算是行人也必须停下来禁止穿越路口。有些地区允许单行道在红灯时转向相反方向（右侧通行地区左转；左侧通行地区则右转）至另一个单行道，有些则甚至允许双向道红灯时左（右）转至单行道。[40] 若要特别注明红灯时禁止转向相反方向，一样可使用注明“红灯禁止左（右）转”字样的标志，抑或使用红灯箭头来特别禁止转弯。一份由伊利诺伊州的研究指出，当红灯时允许直行是危险的，尤其是在T字路口时如果驾驶员前方只有左转（左侧通行的话则是右转）或直行两条路可以选择的情况下此时若红灯直行是更危险的。而在中国大陆，上述T字路口红灯直行的例子只要直行车辆不与转弯车辆相冲突的话曾经是合法的，但在2004年5月1日，中华人民共和国道路交通安全法生效之后这样的例子即被宣告为不合法。[41] 而在一些其他国家，当信号灯的灯号转为“闪烁黄灯箭头”时即允许红灯左（右）转（车辆不必马上停止但必须礼让其他车辆以及行人）。
在一些国家及地区，左转（左侧通行地区则为右转）车道的信号灯会与往其他方向车道的信号灯有所区隔。在美国以及加拿大（右侧通行国家），这种独立专用的左转信号灯被称作“左转专用信号”。当左转专用信号灯亮左转绿色箭头时代表左转车道之车辆有绝对的通行权（不与对向来车与对向行人冲突），若左转绿色箭头熄灭或红灯亮时则必须停止。当这种信号有自己专用的时相时，称作“保护时相”；然而，“权宜信号（Permissive signal）”却不具有这样的特性。以下是美国标准的三种“保护－权宜信号（Protected-permissive signal）”样式：第一种为横排五灯式（顺序由左至右分别为圆形红灯、圆形黄灯、左转箭头黄灯、左转箭头绿灯、圆形绿灯），第二种为纵排五灯式（顺序由上至下分别为圆形红灯、圆形黄灯、圆形绿灯、左转箭头黄灯、左转箭头绿灯），第三种信号形式又被称作“狗屋型信号（Doghouse）”，因其外型类似狗屋而得名（其上方为圆形红灯，在圆形红灯下方分成两纵排：右排由上至下分别为圆形黄灯、圆形绿灯；左排由上至下分别为左转箭头黄灯、左转箭头绿灯）。
在大部分交通规则里，摩托车、踏板式摩托车和自行车是与汽车和卡车遵守相同的信号，但也有例外的时候。在台湾，单向有二车道以上的道路在最内侧车道通常会被漆上“禁行机车”之字样，禁止机车行驶内侧车道。因此机车只能在道路的外侧车道行驶，欲左转时也被禁止直接左转，无法与汽车共用相同之信号时相。若是需要左转，骑士必须采“两段式左转”（在左侧通行的国家与地区，则为“两段式右转”，方向相反，其余原则相同），即先移动靠近道路的右侧，在绿灯时穿越约半个路口的距离，停在垂直方向右侧的“待转区”等待红灯转绿后继续向前直行。如此一来可以避免与对向车流动线产生冲突，避免直接左转所带来的风险；但因为台湾地区机车密度普遍较高，在左转车流量庞大路口的待转区常常不敷使用，造成待转的机慢车外溢至路口或者是人行横道上，不但造成路口堵塞与混乱，更置骑士与行走于斑马线的行人于危险之中；又机慢车是否待转属于地方自治事项，因此各地的左转方式皆不相同，骑士于驾驶员时更需要分心寻找交通标志决定如何左转，因而常常因为误会而造成不必要的车祸事故。
车道管制信号是一种特定类型的交通信号灯，用于管制多向道路、高速公路或收费站等。一般而言，这种信号形式大多以绿色箭头或红色叉号来允许或禁止某车道的通行。在美国，车道管制信号经常用在管控或疏导收费站及高速公路的交通流，例如在交通高峰时期，某一方向的车流量远大于另一方向的车流量时，必须透过车道管制信号来控制调拨车道的行车方向以疏导庞大的车流量。除了应用在调拨车道外，车道管制信号也应用于高速公路的地磅站，其目的用来指示拖拉机和其他重型或大型车辆引导到适当的车道中进行称重、检查以及引导其离开车道。
在台湾，车道管制信号除上述之绿色箭头（用以允许通行）及红色叉号（用以禁止通行）外，可于道路上搭配增设箭头图案之方形黄色灯号，以警告接近之车辆变换车道。[42]
当信号故障时，澳大利亚大多数地区（靠左行驶）及部分靠右行驶的欧洲国家驾驶员在警察尚未指挥路口交通前必须完全遵守“右侧优先”规则，或者“全向停车”规则。在荷兰，当一些主要路口的信号不再启动时，会在信号上方、下方或侧边另外设置优先通行标志，驾驶员必须遵守全向停车规则。在英国及部分美国地区，当路口信号故障时驾驶员必须礼让先到路口之车辆通行，在美国大部分地区则必须完全遵守全向停车规则。
在意大利及美国部分地区，信号在夜间时段会以闪光黄灯及闪光红灯分别指示驾驶员该路口有优先通行权及必须完全停车后再开；而在德国，夜间时段干道的信号则完全不会亮灯、支道的信号则会闪烁黄灯。
基本上，传统的信号灯采用的是白炽灯泡或卤素灯泡，但由于发光效能低且当灯丝烧坏时整个灯号就会无法显示，故近期许多地区的相关单位正着手汰换传统灯泡信号并改为发光二极管（LED）形式的信号灯，其优点为省电、延长寿命、亮度高、色彩识别性高等，并且即使其中一粒发光二极管故障，仍可继续显示灯号而不受影响。然而，低耗能的LED信号灯在一些高纬度或高海拔地区冬季期间可能导致驾驶员风险：传统的白炽灯泡或卤素灯泡会因加热而融化积在信号镜面上的积雪，积雪的融化仍能使驾驶员清楚辨识灯号而不受积雪遮挡的影响；但是LED信号灯因为低耗能、产生的热能可能不足以融化灯面上的积雪而导致灯号受积雪遮挡并可能使驾驶员无法辨识[43][44]，所以基于这个理由，部分常降雪地区仍然使用传统的灯泡形式信号。[45][46]
一些如“3M高可见信号（3M High Visibility Signal）”及“麦凯恩可程控偏光信号（McCain Programmable Visibility signal）”利用了光的散射特性以及使用菲涅耳透镜来增加信号灯号的可见度。光线从偏光信号里的150瓦PAR46封闭式头灯射出并穿透两组玻璃透镜：第一组透镜是一个由毛玻璃所组成的漫射透镜，其将光线扩散至直径为五英寸左右的均匀光球中；接着，光会透过一个一样直径为五英寸且被称为光学限幅器的透镜并发射出去。 这种使用特殊铝箔胶带的偏光信号可以只让某一特定方向车道的驾驶员知道其灯号而避免被其他方向的驾驶员看到。在偏光信号前端则是一个12英寸的菲涅耳透镜，并将每个透镜着色以符合“美国交通工程师协会（ITE）”所制定的信号色度和亮度标准。 偏光信号的菲涅耳透镜会对准灯头所射出的光并只让某一方向车道驾驶员看到该信号灯号。这种信号起初是由3M公司于1960年代晚期所发明，并且于1970年代晚期逐渐广泛被应用。
偏光信号常用于一些夹角相当小的路口且某一方向信号容易被其他方向道路驾驶员误认，将灯面瞄准特定方向使特定方向驾驶员才能看到其灯号，避免其他方向驾驶员误判而导致事故发生。此外，某些偏光信号也可避免驾驶员看到远方路口信号而做出误判，运用偏光信号可让驾驶员只在某特定距离内才可看到灯号，超过一定距离后就无法判别信号灯号，以避免远方路口的信号先亮绿灯然驾驶员所停的此路口仍为红灯进而造成驾驶员误以为此路口信号已由红转绿而误冲导致事故发生。
就美国为例，现在的信号镜面尺寸大多为直径12英寸（300毫米）左右，而以往美国采用的是直径8英寸（200毫米）的信号镜面，然直径12英寸的信号镜面比较大且必较容易被辨识，所以已逐步汰换成现在的12英寸信号镜面。
在加拿大安大略省、马尼托巴省及不列颠哥伦比亚省，有些信号镜面尺寸会因灯号颜色不同而不一，信号灯大多由直径12英寸（300毫米）的红灯镜面以及各为直径8英寸（200毫米）的黄灯及绿灯镜面组成，形成红灯镜面大小比黄灯镜面和绿灯镜面大小还要大的情形，其用意是为了让红灯更加显眼。
随着科技的演进，在一些发达国家已开始研发所谓的“智慧信号”。该信号可以依据各车辆的位置、速度及方向来试着与各车辆沟通，并提醒驾驶员灯号即将变换等资讯，然而仍有少部分的车辆并无与此类信号沟通的装备，使得部分驾驶员可能无法得知智慧信号所传达的资讯。
正常的交通信号灯必须有先进的控制和协调技术，以确保驾驶员可以平稳且安全地行驶，并确保行人在过马路时受到保护。
依据不同的环境与地点，交通信号灯的摆设与布置是相当重要的，如何摆设将影响到驾驶员的辨识与对交通的影响。在英国与法国，交通信号灯大多以柱立的方式设置于路边，且大多为纵排形式；然而在美国，由于幅员广阔，信号多以悬臂杆方式延伸至路口中央，且因路幅宽广，有时悬臂杆长度甚至长达20米～30米。此外，美国部分地区除了使用悬臂杆方式设置信号灯箱，为节省设置成本，也会使用钢缆来悬挂灯箱。
在美国部分地区，信号灯会以横排形式排列，辅以纵排信号灯设于路侧，而在其他地区信号灯几乎都是纵排形式排列。[47] 通常若主要信号灯面受天桥等遮蔽或路口几何形状特殊时，都会以额外的辅助灯面来指引。在佛罗里达州，设置于臂杆上的信号多为横排形式，其主要目的为减少风阻才如此摆放，同时也减少了受飓风破坏的影响。而在伊利诺伊州或明尼苏达州等风阻问题没那么严重的地方，信号皆为纵排形式，而其原因之一是减少信号灯头表面受冰雪的堆积。而在一些国家，如墨西哥和加拿大的一些省份（例如新不伦瑞克省），多数交通信号灯灯为横排形式。
欧洲大多数地区的交通信号灯都设置于路口同向车道的停止线附近，通常设于停止线正上方和路侧。在一些货柜车往来特别繁忙的路口，会为此将高度设置得更高。将信号设置于停止线是为了防止车辆堵在斑马线上以净空斑马线并使行人穿越路口时可以更顺畅。有些在停止线前几米处会设立具更大摩擦力和彩色的特殊路面区域供自行车于此处停等，同时特殊路面的设计也有利于自行车与其他车辆的通过，而该区域也会设置信号灯让骑自行车的人也可以清楚辨识信号灯号。
在其他像是英国、澳大利亚、新西兰、南非和黎巴嫩等国家，交通信号灯设置于路口前的停止线处与路口之后的地方。而在一些繁忙的十字路口也会为大型车驾驶员与距离路口较远的车辆驾驶员设置高度较高的交通信号灯灯。
在中国大陆部分地区，交通信号灯具备人脸识别功能及感应器，可以辨别出违规乱过马路人士，或更改灯号时间。[48]在香港，运输署改装当地的交通信号灯，当长者使用八达通轻拍感应器，即可延长行人绿灯时间数秒。[49]
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