Der digitale Wandel läutet eine Ära schnellerer und häufigerer Bahnverbindungen ein. Diese Fortschritte machen jedoch auch deutlich, wie wichtig robuste Maßnahmen zur Cybersicherheit sind, um neuen Bedrohungen aus dem Internet zu begegnen.
Ein wegweisendes Bahnprojekt in Stuttgart, Deutschland, leitet einen neuen Standard für die Bahninfrastruktur in Europa und möglicherweise sogar weltweit ein. Das 7-Milliarden-Euro-Projekt Stuttgart-Ulm (auch bekannt als „Stuttgart 21“) ist eines der komplexesten Bahnprojekte der Neuzeit. Es umfasst eine grundlegende Neuorganisation des Bahnknotens auf der vielbefahrenen Ost-West-Hauptstrecke von Paris nach Budapest.
Neben vier neuen Bahnhöfen werden 56 Kilometer Hochgeschwindigkeitsstrecken entstehen, und die S-Bahnen der Stadt werden erstmals in Deutschland mit der digitalen Signaltechnik des European Rail Traffic Management System (ERTMS) Automatic Train Operation (ATO) ausgestattet. Mehr als 200 Regionalzüge werden ebenfalls mit dieser Signal- und Zugsteuerungstechnik nachgerüstet, die zu den modernsten außerhalb Asiens und des Nahen Ostens gehört.
Dazu gehören Weichenantriebe zur elektrohydraulischen Steuerung von Weichen, Achszähler, die erkennen, ob Gleisabschnitte frei oder belegt sind, und andere Sensoren, die für den sicheren, reibungslosen und zuverlässigen Betrieb eines Bahnhofs notwendig sind.
Die Zukunft im Blick
Nach der Inbetriebnahme werden die neuen Strecken voraussichtlich mehr als 620 Millionen Autokilometer pro Jahr einsparen und die Konnektivität für Reisende in Europa verbessern. Die Kapazität ist eine große Herausforderung, und die Digitalisierung dieses kritischen Eisenbahnknotens soll die Leistungsfähigkeit des Zugverkehrs im gesamten Netz erhöhen. Außerdem soll sie die Grundlage für zukünftige Upgrades der Verkehrs- und Störungsmanagementsysteme schaffen. Da das ERTMS vorschreibt, dass die Signalisierungs- und Geschwindigkeits-Überwachungssysteme in ganz Europa einheitlich sein müssen, um die Interoperabilität zu gewährleisten, wird erwartet, dass die Technologie, die für die Signalisierungs- und Zugüberwachungssysteme in Baden-Württemberg verwendet wird, schließlich in ganz Europa und vielleicht sogar darüber hinaus eingeführt wird.
Aber wie sollen diese kritischen digitalen Systeme, die in Gehäusen entlang der Strecke untergebracht werden, vor gefährlichen Cyber-Kriminellen geschützt werden? Digitalisierung wird oft mit der Weitergabe von Daten über die Cloud in Verbindung gebracht, und als Cyberbedrohung wird das Potenzial für Angriffe auf diese digitalen Netzwerke betrachtet. Aber es gibt auch einen physischen Aspekt, der weniger häufig im Blickfeld ist.
Die kritischen elektronischen Systeme, die das moderne Eisenbahnsystem steuern, verlaufen entlang der Gleise und sind auch in Schränken neben den Bahnhöfen untergebracht. Während die Glasfaserkabel, die die digitalen Informationen übertragen, als Material wertlos sind, können Hacker mit einfachem technischem Wissen in die Schränke einbrechen, in denen sie sich befinden, und mit einem einfachen LG45-Kabel und einem Laptop eine Verbindung zum System herstellen und die Kontrolle über die Züge übernehmen. Im schlimmsten Fall könnte eine schlecht geschützte digitale Infrastruktur von kriminellen Akteuren ausgenutzt werden, um Frontalzusammenstöße zu provozieren, was angesichts der Tatsache, dass moderne Hochgeschwindigkeitszüge bis zu 650 km/h schnell fahren können, katastrophale Folgen haben könnte.
„Für Hacker ist der Computer der Zugang zum Eisenbahnsystem – was einen enormen Unterschied zwischen der alten und der neuen Technologie bedeutet“, erklärt Olivier Haven, Global Key Account Manager bei nVent SCHROFF, das die Gehäuse für die Gleisanlagen für das Projekt Stuttgart 21 liefert.
Brendan Quinn, Leiter von nVent SCHROFF Enterprise Rail, fügt hinzu: „Man braucht eine Anlage, auf der die Software ausgeführt wird, und man braucht ein physische Sicherung für das System, auf dem die Software läuft.“
Der physische Aspekt des Schutzes einer digitalen Eisenbahninfrastruktur
Der Schutz des digitalen Bahnsystems vor Cyberbedrohungen ist umso wichtiger, als die Zahl der Züge im gesamten Netz stetig wächst. Nullemissionsziele und umweltbewusste Verbraucher tragen dazu bei, dass sich die Bahn als Transportmittel immer größerer Beliebtheit erfreut. Betreiber und Regierungen streben außerdem an, dass die Züge häufiger fahren, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden. Darüber hinaus müssen die Betreiber aufgrund der ERTMS-Standards in Europa sicherstellen, dass die Züge die Grenzen problemlos passieren können.
Die elektromagnetische Umgebung der Eisenbahn wird durch die zahlreichen parallel betriebenen Mobilfunknetze noch komplizierter: von den Fahrgästen, die 5G nutzen, um in den sozialen Medien unterwegs zu sein, bis hin zu den digitalen Signalsystemen und Sensoren, die für die vorbeugende Wartung auf den Gleisen eingesetzt werden. Bei einer derartigen Dichte an Elektronik in der Eisenbahnumgebung ist die Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen unerlässlich. Die Betreiber müssen in die geeignete Ausrüstung investieren, um die digitale Eisenbahn vor Störungen und Angriffen zu schützen.
Glücklicherweise werden neue Lösungen entwickelt, um das moderne Eisenbahnnetz zukunftssicher zu machen, insbesondere die hochmodernen Elektronikgehäuse von nVent SCHROFF. Die anpassungsfähigen, robusten Schränke werden bereits an Standorten in Europa, Asien und Nordamerika eingesetzt, um sowohl den Fracht- als auch den Passagierverkehr zu kontrollieren.
„Abgesehen von Vandalismus und Cyberangriffen sind unsere Schränke so konstruiert, dass sie den rauen Bedingungen am Gleis und in Tunneln standhalten. Blitzeinschläge und hohe Temperaturen sowie das Eindringen von Staub können die Leistung beeinträchtigen. Das Angebot von nVent SCHROFF schützt die Systeme vor äußeren Witterungseinflüssen durch passive Kühlung oder durch im Inneren installierte Klimageräte, die für optimale Innentemperaturen sorgen“, erklärt Haven.
„Sie erfüllen die strengen Normen für Erdung, gleisseitige Stöße und Vibrationen und sind zudem einfach zu installieren. So können die Projektfristen problemlos eingehalten werden.“
Quinn betont, wie wichtig es ist, dass OEMs, die an Modernisierungsprojekten für den Schienenverkehr arbeiten, die Bedeutung von Gehäuseinnovationen für den späteren Erfolg erkennen: „In den nächsten zehn bis 15 Jahren werden Milliarden von Euro für die Modernisierung der Bahninfrastruktur und den Einsatz von Technologie ausgegeben, um den Zugverkehr zu fördern, das Störungsmanagement zu optimieren und den Datenfluss zwischen den Bahnhöfen zu verbessern. Aber ganz oben auf der Liste muss auch der robuste physische Schutz des ‚Gehirns‘ des Zugnetzes stehen, damit die Sicherheit der Fahrgäste niemals gefährdet wird.“
Cybersicherheit in der modernen Eisenbahninfrastruktur: die versteckte Bedrohung
nVent SCHROFF has created innovative electronics cabinets that protect digital systems from malicious attacks and extreme weather. Piloted in France and Germany, these cabinets use advanced "anti-vandal" technology to ensure physical security.
Advanced EMV-Baugruppenträger
In der heutigen, sich schnell entwickelnden Bahnumgebung mit Technologien wie CBTC, 5G und KI ist ein effektiver Schutz vor elektromagnetischer Interferenz (EMI) wichtiger denn je. Unsere EMV-Schutzlösung löst dieses Problem mit einem Gehäusedesign, das die EMI-Abschirmung bei 40 GHz um bis zu 160 % verstärkt.