结论前置：同一方向大路绿灯时，小路能否直行需分情况讨论，处罚规则也因具体情形而异。以下分情况详细说明：

1. 小路与大路为同一信号灯控制，且小路无单独信号灯
   若小路与大路共用同一组交通信号灯（即大路绿灯时，小路方向无单独红灯或禁止直行标志），则小路车辆可直行，不构成违法。此时小路与大路视为同一通行方向，绿灯赋予所有方向车辆通行权。

2. 小路有单独信号灯，但与大路绿灯同步显示
   若小路设有独立信号灯，且绿灯与大路绿灯同时亮起（例如部分路口为协调控制），则小路车辆可直行，不处罚。但需注意观察小路信号灯状态，若小路红灯亮起时强行直行，则构成“违反交通信号灯通行”（闯红灯），依据《道路交通安全法》第38条、第90条，处200元罚款，记6分。

3. 小路无信号灯，但设有“禁止直行”标志
   若小路虽无信号灯，但路口设有“禁止直行”标志（如单行道标志或禁止直行辅助标志），则大路绿灯时小路车辆仍不得直行，否则构成“违反禁令标志指示”，依据《道路交通安全法》第38条、第90条，处200元罚款，记3分。

4. 小路无信号灯且无禁止标志，但大路绿灯为“箭头灯”
   若大路绿灯为“左转箭头灯”或“右转箭头灯”，而小路方向无对应箭头灯控制（即小路为“全向绿灯”或无灯控制），此时需结合路口设计判断：

   • 若小路与大路通行方向无冲突（如大路左转、小路直行不交叉），则小路可直行；
     
   • 若存在冲突（如大路左转与小路直行形成交叉），则小路车辆需让行大路车辆，强行直行可能因“未让行”被处罚，依据《道路交通安全法实施条例》第52条，处200元罚款，记3分（具体以地方规定为准）。

建议：驾驶时需综合观察信号灯、标志标线及路口设计，优先以“小路自身信号灯或标志”为准；若无法确定，建议减速观察或让行大路车辆，避免违法风险。如有进一步疑问，可直接向我咨询具体场景下的法律适用问题。