Lichtsignalanlagen (LSA) dienen als klassische Maßnahme zur Steuerung des Verkehrsablaufs [FGSV02].
Die Einrichtung und Steuerung von LSA tragen zu einer verträglicheren Abwicklung des Verkehrs bei. Durch eine Priorisierung bestimmter Verkehrsträger, können Sie aber auch attraktivitätssteigernd/ -senkend wirken. Diese Attraktivitätssteigerung/Senkung kann auch modal verkehrsverlagernd wirken.
Entgegen der Fahrtrichtung des zu regelnden Verkehrs werden gesteuerte Lichtsignale gegeben, die sich nach Form und Farbe unterscheiden. Vor allem dem motorisierten Individualverkehr (MIV), aber auch anderen Verkehrsteilnehmergruppen, wird so ein bestimmtes Verhalten angeordnet. In Deutschland richtet sich die Steuerung nach dem technischen Regelwerk "Richtlinien für Lichtsignalanlagen" [RiLSA] und ist konkret in einem Signalzeitenplan festgelegt oder wird verkehrsabhängig umgesetzt, etwa für die Situationen Nacht, Anfahrt (morgendliche Verkehrsspitze), Tag und Abfahrt (abendliche Verkehrsspitze).

Seit dem Jahr 2018 findet für die Lichtsignalsteuerung sukzessive ein Übergang zur standardisierten Open Communication Interface for Road Traffic Control Systems Center to Center (OCIT-C)-Schnittstelle statt. Die Umstellung des LSA-Bestandes auf OCIT-C ist eine Daueraufgabe, die aus Kostengründen begleitend zur regulären Systemerneuerung erfolgen muss. Mit dieser Entwicklung wächst der Handlungsspielraum für das Verkehrs- und Strategiemanagement zunehmend.

Konkrete Beiträge der LSA-Steuerung zu den operationalisierten Zielen zeigt [BuKe97] mit einigen Beispielen auf:

Neue Methoden zur Verkehrsdatenerfassung, wie zum Beispiel Videodetektion, Floating-Car-Ansätze oder drahtlose Erfassungstechnologien, eröffnen Möglichkeiten für neuartige LSA-Steuerungsansätze mit netzweitwirkenden, modellbasierten Steuerungsverfahren, welche beispielsweise ihre Freigabe- und Sperrzeiten über eine räumlich-zeitliche Beschreibung der aktuellen Verkehrssituation anpassen. Dementsprechend wandelt sich der Anspruch an LSA von primitiven Festzeitsteuerungen, über verkehrsabhängig regelbasierte Verfahren, hin zu dezentral selbstorganisierten Systemen. [OeEr17]
Durch eine intelligente Verbindung der Steuerung des MIV und des ÖPNV lassen sich innovative, im urbanen Verkehrsraum erforderliche LSA-Steuerungen mit einem Gesamtoptimum für den Verkehrsablauf beider Verkehrsträger realisieren. Nach [Krim10] existieren folgende Zielstellungen:

Zielstellungen aus Sicht des ÖPNV

Die Umsetzung solcher sowie weiterführender Zielstellungen wird und wurde in der Vergangenheit durch eine Reihe von Forschungsprojekten verfolgt.
Im Rahmen mehrerer Forschungs- und Fördervorhaben des Bundes und des Freistaates Sachsen (unter anderem "intermobil Region Dresden", "Verkehrsmanagementsystem Dresden Verkehrsgebiet Dresden-West") wurde das operative Verkehrs-Analyse-, Management- und Optimierungs-System (VAMOS)" entwickelt und als das Verkehrsmanagementsystem für die Landeshauptstadt Dresden schrittweise aufgebaut. VAMOS vernetzt die in der Region verfügbaren Verkehrsdetektoren und die verschiedenen Verkehrssteuerungs- und -leitsysteme des städtischen Straßennetzes sowie der Autobahnen. Zugeordnete Forschungsschwerpunkte sind

Im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium geförderten Projektes EFA2014/2 ist als Bestandteil von VAMOS eine Grünzeitprognose koordiniert verkehrsabhängig geschalteter LSA realisiert. Diese Prognosedaten werden vom Projektpartner BMW in die Fahrzeuge eingespielt, um energiesparende Fahrweisen umzusetzen. Ergänzt werden die Grünzeitprognosen durch einen eigens dafür entwickelten Rückstaulängenschätzer. Eine Teststrecke von insgesamt 17 LSA und einer Länge von etwa 10 Kilometer wurde entsprechend ausgerüstet.

Um eine weitere Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen, gibt es folgende Ansätze:

Voraussetzungen für die Realisierung dieser Ansätze sind die Kenntnis der Freigabe- und Sperrzeiten der LSA, die genaue Position des Fahrzeugs und die Darstellung der Fahrhinweise sowie die automatische Anpassung des Motormanagements.

Forschungsprojekte - zum Beispiel das Projekt VITAL "Verkehrsabhängige Intelligente Steuerung von Lichtsignalanlagen" des deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR) - versuchen einen Ampelphasenassistenten zu entwickeln der Echtzeitdaten nutzt, um eine möglichst energieeffiziente Fahrweise im gesamten Verkehrsnetz zu bewirken. Gerade in Kombination mit Fahrassistenzsystemen bieten sich so enorme Einsparpotentiale in der Häufigkeit von Brems- und Beschleunigungsvorgängen. Um diese Potentiale zu nutzen, muss die Car-to-Infrastructure (C2I) Kommunikationsinfrastruktur aber noch massiv ausgebaut werden.
Da es sich angesichts der komplexen und variablen Einflüsse schwierig gestaltet, Verkehrsnetze als Ganzes zu regeln, gibt es Ansätze, die eine Selbst-Steuerung der einzelnen Netzknoten anstrebt. Die Durchfahrtszeiten werden so angepasst, dass die geschätzten Wartezeiten an den Netzknoten für den vorgegebenen Zeitbereich minimal sind. Für welche Zeitperiode und mit welchem Verkehrsstrom der Verkehrsteilnehmer gemeinsam Grün bekommt, entscheidet die Selbst Steuerung ad hoc in Abhängigkeit der aktuell erfassten Verkehrssituation. Im Rahmen des Forschungsprojektes Selbst gesteuerte Lichtsignalanlagen im Praxistest der TU Dresden wurde an zwei Knotenpunkten die Praxistauglichkeit des Systems nachgewiesen [Lämm15].

Um die Steuerung des Verkehrsablaufs permanent zu gewährleisten, ist es wichtig die Qualität der Lichtsignalanlagen laufend zu überprüfen und auf Fehler oder Schwachstellen hin zu untersuchen. Die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) hat in ihrer RiLSA ein Kapitel über das Qualitätsmanagement von LSA beschrieben. Auch die Open Traffic Systems City Association e. V. (OCA), ein Verband von öffentlichen Baulastträgern aus Deutschland, Österreich und der Schweiz, hat dazu einen Leitfaden mit dem Titel Praktischer Leitfaden zur Beurteilung der Qualität an Lichtsignalanlagen erarbeitet, der den Einstieg in das Qualitätsmanagement erleichtern soll. Darüber hinaus verweist [BAST06b] auf die hohe Bedeutung eines Qualitätsmanagements in Form einer systematischen Überprüfung und Bewertung von Lichtsignalanlagen.