本发明公开了一种基于蒙特卡罗算法的单路口交通信号配时优化方法，包括：获取路口各流向交通流统计分布特征和相应概率分布参数，确定最佳运行周期，相位配置以及各相位绿灯时间的取值范围；构建车流动态更新方程，依据各进口车道历史最大排队长度和车流量，确定路口各进口道能容纳车辆数最大值和相应的概率排队长度约束条件；定义目标函数并构建交通信号控制模型；采用蒙特卡罗算法求解出各个周期的最优信号配时。本发明利用历史交通流的概率分布特征且针对排队长度添加了机会约束条件，能明显提高路口到达流率随机性较强情况下的交通效益，能有效规避因路口各流向排队长度不均匀而导致的某一流向排队长度过长甚至是车辆外溢的情况。