目前城市交通拥堵问题日益严重,特别是交叉口的拥堵更是导致城市交通拥堵的重要原因之一。通常针对交叉口拥堵,基本都是采用信号灯控制方式进行管理,然而交叉口车流量的变化是非线性、时变和随机的,无法用精确的模型解决交叉口拥堵的问题,所以目前的信号灯控制方式已经难以有效的管理和分配交叉口的车流。本文通过研究国内外的交通信号灯控制系统之后,结合交通信号灯控制系统中的智能交通信号控制机进行研究和分析,分别对智能交通信号控制机的手动控制模式和自主控制模式进行完善和改进。首先,本文针对目前手动控制模式的不足进行补充和完善,根据手动控制模式的功能要求,设计一款Android应用程序,并实现Android手机控制交通信号灯。在软件方面,使用Java语言编写Android应用程序,通过WiFi连接智能交通信号灯控制机,并使用UDP协议传送和接收数据信息。在硬件方面,使用型号为WG209的WiFi模块和型号为MYD-SAMA5D3CX-C处理器,其中该处理器基于ARM Cortex-A5为内核,两个硬件模块之间使用USB 2.0连接。其次,本文针对原先自主控制模式下的定时信号灯控制方式进行改进。根据实际单交叉口的车流量模拟车流变化,并提出实时信号灯控制系统优化方案。该方案利用平均延误时间、平均排队长度、平均停车次数和通行能力建立延误模型,通过专家系统对信号灯方案进行实时的优化匹配,即改变周期时长和绿信比,缓解和优化单交叉口的拥堵。最后,通过仿真数据模拟分析得出,基于专家系统的信号灯控制系统比定时信号灯控制系统能更好的优化单交叉口拥堵。