Yo lo haría así:
Código HTML:
Ver original<!DOCTYPE html>
var sem=2;
function semaforo() {
sem++;
if (sem>2)
sem=0;
document.getElementById('arriba').src=(sem==2 ? 'semaforo_rojo.png' : 'semaforo_apagado.png');
document.getElementById('medio').src=(sem==1 ? 'semaforo_amarillo.png' : 'semaforo_apagado.png');
document.getElementById('medio').src=(sem==0 ? 'semaforo_verde.png' : 'semaforo_apagado.png');
}
<div style="text-align: center;"> <img id="arriba" src="semaforo_apagado.png" width="190" height="190"><br/> <img id="medio" src="semaforo_apagado.png" width="190" height="190"><br/> <img id="abajo" src="semaforo_apagado.png" width="190" height="190"><br/>