Lichtsignalanlagen (LSA) dienen der Steuerung des Straßenverkehrs. Sie ordnen für Verkehrsteilnehmer ein bestimmtes Verhalten an, indem sie gesteuerte Signale abgeben. Umgangssprachlich werden sie auch häufig Ampeln genannt. Sinn und Zweck von Lichtsignalanlagen sind die Verbesserung der Verkehrssicherheit und der Qualität des Verkehrsablaufs, wobei die Sicherheit immer an oberster Stelle steht.

Grundsätzlich läuft in jeder Ampelanlage eine im Steuergerät hinterlegte Software. Die Software bestimmt, wann welche Ampelfarbe leuchtet. Beim Durchlaufen der Software bekommt so jeder Verkehrsstrom nach einer festgelegten Zeit GRÜN. 

Die Dauer vom Grün-Beginn eines Verkehrsstroms bis zum folgenden Grün-Beginn desselben Stroms nennt man Umlaufzeit. Je nach Tageszeit und Verkehrsaufkommen schaltet die Software unterschiedliche Signalprogramme. Sie unterscheiden sich in der Verteilung der Grünphasen oder durch unterschiedliche Umlaufzeiten. 

Je länger die Umlaufzeit ist, desto mehr Verkehrsteilnehmer können innerhalb einer Grünphase die Kreuzung überqueren. Längere Umlaufzeiten kommen daher vorrangig in den Hauptverkehrszeiten zum Einsatz. Nachts, wenn wenig los ist, werden Signalprogramme mit kurzen Umlaufzeiten geschaltet, um die Wartezeiten zu verkürzen. 

Fußgänger, Radfahrer, motorisierter Individualverkehr (MIV) und öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV) haben alle dasselbe Ziel; sie wollen möglichst schnell und sicher an ihr Ziel gelangen. Während das Verkehrsaufkommen stetig wächst und die Belange von Fußgängern und Radfahrern, sowie des ÖPNV stetig an Bedeutung gewinnen, werden sicherheitsrelevante Anpassungen zwingend erforderlich.

Da die zur Verfügung stehenden Verkehrsflächen und Zeiten jedoch gleichbleiben, ist die Lichtsignalsteuerung so schwierig.

Jede Lichtsignalanlage wird mit individuellen Signalprogrammen betrieben, welche sich auf die sog. Zwischenzeitmatrix stützt, die sich aus den Räumzeiten, den Einfahrzeiten und den Überfahrzeiten zwischen den unverträglichen Verkehrsströmen ergibt. Hier wird festgelegt, welche Zeitdauer zwischen dem Ende der Freigabezeit (Grünzeitende) eines Verkehrsstroms und dem Beginn der Freigabezeit (Grünzeit) eines anschließend kreuzenden oder einmündenden Verkehrsstroms mindestens eingehalten werden muss, damit diese nicht kollidieren.

Da im Verlauf eines Tages die Verkehrsstärken der einzelnen Verkehrsträger sehr unterschiedlich sind, und sich die maßgeblichen Grünzeiten verändern, werden für einige Anlagen Signalprogramme mit unterschiedlich langen Umlaufzeiten betrieben. So gibt es Morgen-, Tages-, Abend- und Nachtprogramme.

In Paderborn haben wir eine teilverkehrsabhängige Signalsteuerung, wie sie z.B. auch auf dem inneren Ring vorzufinden ist. Über Detektoren (z.B. Induktionsschleifen für den Kfz-Verkehr und wenn möglich für den Radverkehr, Wärmebildkameras für den Radverkehr) und Anforderungstaster (Fußgänger) werden die Verkehrsströme in den Knotenpunkten erfasst - d.h. sie senden an das Steuergerät eine Anforderung. Die Steuergerätelogik wertet die Informationen aus und schaltet die einzelnen Phasen.

Eine Phase ist derjenige Teil eines Signalprogramms, während dessen ein bestimmter Grundzustand der Signalisierung unverändert bleibt. Die einzelnen Phasen laufen im Signalprogramm in entsprechender Reihenfolge ab. Aufgrund der verkehrsabhängigen Signalsteuerung ist die Phasenfolge nicht immer die gleiche.

Auf dem inneren Ring und auf den zu- und abgehenden Hauptverkehrsstraßen, werden die Anlagen nicht nur verkehrsabhängig gesteuert, sondern die einzelnen Anlagen werden untereinander koordiniert.

Unvermeidliche Störfaktoren bei der Koordinierung der Hauptrichtung sind die kurzen und unterschiedlichen Abstände zwischen den Knotenpunkten, die zufließenden Nebenströme (Nebenrichtung) und der Eingriff des ÖPNV auf die Signalprogramme.

In den Richtlinien [RiLSA] und in der Verkehrsplanung der letzten Jahrzehnte wurde vor allem Wert auf einen guten Verkehrsfluss des motorisierten Verkehrs gelegt (geringer Kraftstoffverbrauch und Emissionen, geringe Wartezeiten), was zur Folge hatte, dass Paderborn primär auf einen autogerechten Ausbau fokussiert war. LSA sind daher zu Gunsten des motorisierten Individualverkehrs (MIV) ausgelegt. Erst in den letzten Jahren hat sich dieses Leitbild hin zu einer multimodalen Mobilität und zum Konzept der Stadt der kurzen Wege entwickelt, womit die Belange von Fußgängern verstärkt Beachtung finden.

LSA sind somit, bei richtiger Planung, wirkungsvolle Instrumente, die nicht nur die Verkehrssicherheit steigern, sondern auch den Verkehrsfluss koordinieren und bestimmte Verkehrsteilnehmergruppen strategisch bevorzugen können.