Der digitale Wandel läutet ein Zeitalter schnellerer und häufigerer Bahndienste ein. Diese Fortschritte machen jedoch auch deutlich, wie wichtig robuste Maßnahmen zur Cybersicherheit sind, um aufkommenden Cyberbedrohungen entgegenzuwirken.
Ein bahnbrechendes Schienenprojekt in Stuttgart 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) ausgerüstet. Mehr als 200 Regionalzüge werden ebenfalls mit dieser Signal- und Zugbetriebstechnologie 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 997 Millionen Autokilometer pro Jahr einsparen und die Konnektivität für Reisende in Europa verbessern. Die Kapazität stellt eine große Herausforderung dar, und die Digitalisierung dieser kritischen Bahnstrecke soll die Leistungsfähigkeit des Zugverkehrs im gesamten Netz erhöhen. Außerdem soll sie die Grundlage für zukünftige Aufrüstungen der Verkehrs- und Störungsmanagementsysteme schaffen. Da das ERTMS vorschreibt, dass die Signalisierungs- und Geschwindigkeitssteuersysteme europaweit einheitlich sein müssen, um die Interoperabilität zu gewährleisten, wird erwartet, dass die für die Signalisierungs- und Zugüberwachungssysteme in Baden-Württemberg verwendete Technologie 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 sind, vor gefährlichen Cyberkriminellen geschützt werden? Die Digitalisierung wird oft mit der Weitergabe von Daten über die Cloud in Verbindung gebracht und damit, dass diese digitalen Netzwerke möglichen Angriffen durch Cyberbedrohungen ausgesetzt sind. Aber es gibt einen physischen Aspekt, der weniger häufig im Blickfeld ist.
Die kritischen Elektroniksysteme zur Steuerung des modernen Bahnsystems verlaufen entlang der Gleise und sind auch in Schränken neben den Bahnhöfen untergebracht. Während die Glasfaserkabel, die digitale Informationen übertragen, an sich 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 Cyberkriminellen 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 streckenseitigen Gehäuse 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 Schieneninfrastruktur
Der Schutz des digitalen Bahnsystems vor Cyberbedrohungen ist umso wichtiger, als die Zahl der Züge im gesamten Netz stetig wächst. Netto-Null-Ziele und umweltbewusste Verbraucher*innen 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 Bahntechnik 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 Bahnumgebung ist eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen unerlässlich. Betreiber müssen in die geeignete Ausrüstung investieren, um die digitale Bahntechnik 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.
„Die Schränke sind so konzipiert, dass sie nicht nur vor Vandalismus und Cyberhacks geschützt sind, sondern auch den rauen strecken- und tunnelseitigen Umgebungsbedingungen 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“, so Haven.
„Sie erfüllen die strengen Normen für Erdung, streckenseitige Schock- und Vibrationsfestigkeit 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 moderner Bahninfrastruktur: die versteckte Bedrohung
NVent SCHROFF hat innovative Elektronikschränke entwickelt, die digitale Systeme vor schädlichen Angriffen und extremen Wetterereignissen schützen. Diese Schränke, die zuerst in Frankreich und Deutschland eingeführt wurden, nutzen fortschrittliche „Anti-Vandalismus“-Technologie, um die physische Sicherheit zu gewährleisten.
Advanced EMV-Baugruppenträger
Im heutigen sich rasant entwickelnden Bahntechnikumfeld, mit Technologien wie CBTC, 5G und AI, ist ein effektiver Schutz vor elektromagnetischer Interferenz (EMI) wichtiger denn je. Unsere EMV-Schutzlösung begegnet diesem Problem mit einem Einschubdesign, das die EMI-Abschirmung bei 40 GHz um bis zu 160 % verbessert.