Analiza bezpieczeństwa i odporności infrastruktury kolejowej i drogowej na sabotaż i ataki

Podstawowa ocena bezpieczeństwa środków transportu – dlaczego kolej jest niezbędna pomimo wszystkich swoich słabości

Jak bezpieczny jest transport kolejowy i drogowy w ogólnym ujęciu i dlaczego to rozróżnienie jest ważne w debacie na temat bezpieczeństwa przed sabotażem?

Podstawowa ocena bezpieczeństwa środków transportu podczas normalnej eksploatacji stanowi punkt wyjścia do dalszej analizy ich podatności na celowe zakłócenia. Statystycznie rzecz biorąc, transport kolejowy jest zdecydowanie najbezpieczniejszym rodzajem transportu lądowego w Niemczech i Europie. Dane Pro-Rail Alliance pokazują, że ryzyko śmiertelnego wypadku podczas podróży samochodem osobowym jest w Niemczech 52 razy wyższe niż podczas podróży pociągiem. Ryzyko odniesienia poważnych obrażeń w samochodzie jest nawet 137 razy wyższe. Średnia europejska w latach 2013–2022 wynosiła 0,07 pasażera kolei na miliard pasażerokilometrów; w Niemczech wskaźnik ten był znacznie niższy i wynosił 0,03. Ten znakomity wynik w zakresie bezpieczeństwa jest wynikiem wysokich standardów technicznych, nieodłącznego specyfiki torowej systemu, scentralizowanego sterowania przez dyżurnych ruchu oraz systemów technicznych, które w dużej mierze eliminują błędy ludzkie, takich jak punktowe i liniowe sterowanie pociągiem (PZB).

Jednakże ten wysoki poziom niezawodności operacyjnej, odnoszący się do zapobiegania wypadkom spowodowanym błędami technicznymi lub ludzkimi, nie powinien być utożsamiany z bezpieczeństwem przed celowymi, złośliwymi atakami, takimi jak sabotaż czy terroryzm. Odporność na manipulacje opisuje odporność systemu, tj. odporność na ukierunkowane próby jego zakłócenia. Pilność tej debaty została podkreślona przez wydarzenia takie jak sabotaż gazociągów Nord Stream i ukierunkowany atak na sieć komunikacyjną Deutsche Bahn w październiku 2022 roku. Incydenty te sprawiły, że podatność infrastruktury krytycznej (KRITIS) stała się przedmiotem zainteresowania bezpieczeństwa narodowego.

Niniejsza analiza bada zatem strukturalne, technologiczne i operacyjne cechy infrastruktury kolejowej i drogowej, aby ocenić ich podatność i odporność na sabotaż. Szczególną uwagę poświęcono sprawdzeniu założenia, że kolej jest łatwiejsza do monitorowania i szybsza w naprawie. Analiza ta ujawnia paradoks: mechanizmy, które sprawiają, że kolej jest wyjątkowo bezpieczna podczas normalnej eksploatacji – centralne sterowanie, złożona technologia sygnalizacji, jednolite sieci komunikacyjne – okazują się skoncentrowanymi podatnościami w przypadku ukierunkowanego ataku. Sabotażysta nie musi atakować fizycznie wytrzymałego pociągu, ale raczej system nerwowy, który w pierwszej kolejności gwarantuje jego bezpieczeństwo. Z drugiej strony sieć drogowa, która jest bardziej niebezpieczna ze względu na swoją zdecentralizowaną naturę i swobodę poszczególnych uczestników życia codziennego, wykazuje większą odporność strukturalną na lokalne awarie, ponieważ brakuje jej porównywalnych centralnych pięt achillesowych.

Nadaje się do:

• Sabotaż, zaciemnienie, chaos: jak NATO chroni swoje zaopatrzenie, gdy nic innego nie działa

Różnice strukturalne i ich implikacje dla bezpieczeństwa

Jakie są podstawowe różnice strukturalne między sieciami kolejowymi i drogowymi i w jaki sposób wpływają one na podatność na ataki?

Fundamentalne różnice w architekturze sieci kolejowej i drogowej definiują ich mocne i słabe strony w kontekście zabezpieczeń antysabotażowych. Sieć kolejowa jest zaprojektowana jako liniowy, hierarchicznie scentralizowany system. Pociągi poruszają się po torach, podążają stałymi trasami wyznaczonymi przez nastawnie i centra sterowania i nie mogą zboczyć z trasy z własnej inicjatywy. Taka struktura zapewnia wysoką wydajność i bezpieczeństwo w regularnych operacjach. Natomiast sieć drogowa jest zdecentralizowaną, wysoce zazębiającą się siecią, która oferuje ogromną elastyczność w wyborze trasy i wysoką redundancję dzięki niezliczonym alternatywnym połączeniom.

Pod względem przepustowości kolej znacznie przewyższa transport drogowy. Na pasie o tej samej szerokości 3,5 metra kolej może przewieźć do 30 razy więcej osób na godzinę niż samochody (40 000–60 000 w porównaniu do 1500–2000). Kolej jest również znacznie bardziej wydajna i ekonomiczna w transporcie dużych ilości towarów na duże odległości.

Dostęp do systemów jest również zasadniczo różny. Sieć kolejowa jest w dużej mierze systemem zamkniętym. Dostęp do kluczowych zasobów, takich jak tory, nastawnie czy obiekty utrzymania ruchu, jest ściśle regulowany i kontrolowany. Sieć drogowa natomiast z definicji jest systemem otwartym, powszechnie dostępnym, co praktycznie uniemożliwia kompleksową kontrolę dostępu. Poniższa tabela podsumowuje te cechy strukturalne i ich wpływ na bezpieczeństwo.

Analiza porównawcza charakterystyk bezpieczeństwa i odporności infrastruktury kolejowej i drogowej

Analiza porównawcza charakterystyk bezpieczeństwa i odporności infrastruktury kolejowej i drogowej – Zdjęcie: Xpert.Digital

Analiza porównawcza charakterystyki bezpieczeństwa i odporności infrastruktury kolejowej i drogowej ujawnia wyraźne różnice. Infrastruktura kolejowa charakteryzuje się liniową, hierarchiczną i scentralizowaną strukturą sieci, podczas gdy infrastruktura drogowa jest siatkowa i zdecentralizowana. Krytycznymi węzłami w infrastrukturze kolejowej są nastawnie, kanały kablowe, centra komunikacyjne, mosty i tunele, podczas gdy infrastruktura drogowa składa się głównie z mostów i tuneli. Monitorowalność infrastruktury kolejowej jest wysoka ze względu na jej skoncentrowaną i jasno zdefiniowaną infrastrukturę, w przeciwieństwie do infrastruktury drogowej, która może być monitorowana jedynie w ograniczonym zakresie ze względu na rozległą i otwartą sieć. Pod względem redundancji i możliwości objazdów infrastruktura kolejowa charakteryzuje się niską elastycznością ze względu na ograniczoną liczbę dostępnych tras alternatywnych, które zależą od gęstości zwrotnic. Infrastruktura drogowa, z wieloma trasami alternatywnymi w sieciach podrzędnych, oferuje wysokie możliwości objazdów. Dostęp do infrastruktury kolejowej jest dobrze kontrolowany, co rzadko zdarza się w przypadku infrastruktury drogowej, ponieważ jest ona w większości otwarta i publicznie dostępna. Naprawa infrastruktury kolejowej jest złożona i wymaga specjalistycznych materiałów i personelu, podczas gdy infrastruktura drogowa różni się pod względem złożoności, od prostych napraw asfaltu po złożoną przebudowę mostów. Typowe cele sabotażu również się różnią: w przypadku infrastruktury kolejowej główny nacisk kładziony jest na kable komunikacyjne i sygnalizacyjne oraz systemy blokad, podczas gdy w przypadku infrastruktury drogowej powszechne jest fizyczne niszczenie kluczowych konstrukcji, takich jak mosty i tunele.

W jakim stopniu polityka inwestycyjna ostatnich dekad wpłynęła na podatność obu systemów na zagrożenia?

Polityka inwestycyjna ostatnich dekad aktywnie wzmacniała strukturalne słabości infrastruktury kolejowej i znacznie zwiększała jej podatność na zakłócenia i sabotaż. W latach 1995–2018 30 badanych krajów europejskich wydało łącznie 1,5 biliona euro na rozbudowę sieci drogowych, podczas gdy w infrastrukturę kolejową zainwestowano zaledwie 930 miliardów euro. Niemcy wykazują pod tym względem szczególnie dużą rozbieżność: w tym samym okresie w drogi zainwestowano ponad dwukrotnie więcej (110%) niż w kolej. Tendencja ta utrzymywała się; w latach 1995–2021 inwestycje w drogi wyniosły 329 miliardów euro, w porównaniu z zaledwie 160 miliardami euro w kolej.

To chroniczne niedofinansowanie miało bezpośrednie konsekwencje fizyczne dla sieci. Podczas gdy niemiecka sieć autostrad rozrosła się o 18% (ponad 2000 km) od 1995 roku, sieć kolejowa dla transportu pasażerskiego i towarowego skurczyła się o 15% w latach 1995–2020, z około 45 100 km do 38 400 km. Żaden inny kraj europejski nie zamknął w tym okresie tylu linii kolejowych. Demontaż ten obejmował nie tylko linie odgałęzione, ale także usunięcie rozjazdów, mijanek i linii równoległych w sieci głównej.

Bezpośrednimi konsekwencjami tej polityki jest drastyczne zmniejszenie redundancji i odporności sieci kolejowej. W przypadku awarii głównej linii z powodu sabotażu lub awarii technicznej często brakuje alternatywnych tras lub są one niewystarczające. Niższe zagęszczenie zwrotnic na kilometr torów w Niemczech w porównaniu z krajami takimi jak Szwajcaria czy Austria poważnie ogranicza elastyczność operacyjną w zakresie zmiany tras pociągów. Ponadto występują znaczne zaległości w remontach, co dodatkowo osłabia sieć. Przykładowo, jedna trzecia wszystkich mostów kolejowych ma ponad 100 lat i wymaga remontu. Polityka inwestycyjna bezpośrednio zwiększyła zatem systemową podatność kolei na zagrożenia, systematycznie osłabiając jej zdolność do kompensowania zakłóceń, co stoi w wyraźnej sprzeczności z politycznymi celami zmiany transportu.

Analiza podatności fizycznej i aktów sabotażu

Jakie konkretne obszary infrastruktury kolejowej i drogowej są narażone na akty sabotażu fizycznego?

Fizyczne podatności infrastruktury kolejowej i drogowej różnią się zasadniczo i odzwierciedlają architekturę ich systemów. W sieci kolejowej najbardziej newralgiczne punkty koncentrują się na scentralizowanych komponentach, które są niezbędne do bezpiecznego funkcjonowania. Przede wszystkim są to kanały kablowe, które łączą w sobie wiele kabli komunikacyjnych i sterujących, w szczególności światłowody dla cyfrowego systemu radiowego GSM-R i technologii sygnalizacyjnej. Celowy atak na te kable w strategicznie ważnych, często odległych i niestrzeżonych lokalizacjach może sparaliżować ruch pociągów w różnych regionach. Inne kluczowe podatności to nastawnie, które działają jako mózgi operacji kolejowych oraz przełączniki i sygnalizatory, a także linie napowietrzne, których uszkodzenie powoduje zatrzymanie ruchu pociągów elektrycznych. Krytyczne konstrukcje inżynieryjne, takie jak mosty i tunele, również stanowią wrażliwe wąskie gardła. Złożoność tych systemów oznacza, że sprawcy często potrzebują specjalistycznej wiedzy, aby spowodować maksymalne zakłócenia przy minimalnym wysiłku.

W sieci drogowej głównym celem sabotażu fizycznego są duże i trudne do odtworzenia konstrukcje, takie jak mosty i tunele. Ich zniszczenie może mieć katastrofalne skutki i na długi czas sparaliżować ważne arterie komunikacyjne. Jednak ze względu na siatkową strukturę sieci, takie ataki zazwyczaj skutkują przerwami w działaniu ruchu ograniczonymi do określonych regionów, ponieważ ruch może zostać przekierowany na wiele innych dróg. Sama sieć drogowa, czyli nawierzchnia drogi, jest stosunkowo odporna na powszechny paraliż spowodowany sabotażem, chyba że zostaną przeprowadzone masowe zniszczenia lub w strategicznych wąskich gardłach zostaną wzniesione blokady. Historycznie ataki na linie kolejowe często miały na celu poważne zniszczenie torów lub wysadzenie mostów. Współczesne akty sabotażu są bardziej subtelne i coraz częściej ich celem są technologiczne systemy kontroli i komunikacji.

Czego uczą nas przeszłe akty sabotażu, takie jak incydent z października 2022 r., o taktyce atakujących i zdolności systemu kolejowego do reagowania?

Akty sabotażu, do których doszło w niedawnej przeszłości, pozwalają dokładnie zrozumieć taktykę atakujących i podatność infrastruktury kolejowej na ataki.

Studium przypadku z października 2022 roku jest przykładowe. Podczas skoordynowanej operacji nieznani sprawcy celowo przecięli światłowody sieci GSM-R, niezbędnej dla radia kolejowego, w dwóch oddalonych od siebie lokalizacjach – w Herne (Nadrenia Północna-Westfalia) i Berlin-Karow – Wybierając te dwie lokalizacje, wyłączono zarówno system główny, jak i redundantny system zapasowy, co świadczy o szczegółowej znajomości infrastruktury kolejowej. W rezultacie doszło do całkowitego wstrzymania ruchu dalekobieżnego i regionalnego w dużych obszarach północnych Niemiec na około trzy godziny, ponieważ komunikacja między pociągami a centrami sterowania została przerwana. Chociaż późniejsze śledztwa rozważały możliwość zbiegu okoliczności w postaci kradzieży miedzi, incydent ten wykazał skrajną podatność centralnego systemu łączności na ataki.

Innym przypadkiem jest podpalenie kanału kablowego między Düsseldorfem a Duisburgiem. Sprawcy umieścili tam urządzenie zapłonowe w tunelu kablowym, paraliżując w ten sposób jedno z najważniejszych połączeń północ-południe Niemiec. Prace naprawcze zostały opóźnione, ponieważ w trakcie prac odkryto kolejne uszkodzone kable. Incydent, za który wzięła odpowiedzialność lewicowa grupa ekstremistyczna, doprowadził do masowych odwołań pociągów oraz opóźnień w transporcie dalekobieżnym i lokalnym.

Wydarzenia te wywołały ożywioną debatę na temat niewystarczającej ochrony infrastruktury krytycznej w Niemczech. Udowodniły one, że dotychczasowe koncepcje bezpieczeństwa nie były zaprojektowane z myślą o tak ukierunkowanych, inteligentnych atakach. W odpowiedzi rząd federalny i Deutsche Bahn opracowały 63-punktowy pakiet środków mających na celu poprawę ochrony obiektów kolejowych. Incydenty te ujawniły potrzebę ponownej oceny odporności systemu i wdrożenia kompleksowej architektury bezpieczeństwa.

Czym kontrola dostępu do kluczowych obiektów na kolei różni się od kontroli dostępu do zasadniczo otwartej sieci drogowej?

Koncepcje kontroli dostępu różnią się zasadniczo w systemach kolejowych i drogowych. System kolejowy jest zaprojektowany jako system zamknięty, z obszarami o krytycznym znaczeniu, w których obowiązują ścisłe ograniczenia dostępu. Wstęp na tory jest surowo wzbroniony i dozwolony wyłącznie upoważnionym pracownikom wykonującym określone zadania po wcześniejszym przeszkoleniu. Obowiązują szczegółowe przepisy bezpieczeństwa, takie jak noszenie odzieży odblaskowej i przestrzeganie sygnałów ostrzegawczych, które służą przede wszystkim bezpieczeństwu pracy. Dostęp do obszarów o szczególnym znaczeniu, takich jak nastawnie, jest również ściśle regulowany. Firma DB Sicherheit GmbH odpowiada za fizyczną ochronę stacji, torów i zajezdni, zatrudniając w tym celu pracowników ochrony. Nowoczesnym narzędziem kontroli dostępu jest elektroniczna karta kompetencji (ElBa), aplikacja mobilna, która cyfrowo weryfikuje kwalifikacje personelu na placach budowy, zwiększając w ten sposób bezpieczeństwo i utrudniając oszustwa.

Pomimo tych kompleksowych przepisów, wciąż istnieje „złudzenie kontroli”. Wcześniejsze akty sabotażu pokazały, że protokoły te można w praktyce obejść, ponieważ są one zaprojektowane bardziej do kontrolowania regularnych operacji i ochrony pracowników niż do odpierania zdeterminowanych ataków zewnętrznych. Ogromna powierzchnia sieci, ponad 38 000 kilometrów, uniemożliwia zapewnienie bezproblemowego bezpieczeństwa fizycznego. Ataki w październiku 2022 roku miały miejsce na odległych, niestrzeżonych odcinkach trasy, gdzie masywne betonowe osłony kanałów kablowych nie stanowiły przeszkody nie do pokonania.

Sieć drogowa natomiast została zaprojektowana jako przestrzeń publiczna i dlatego jest zasadniczo ogólnodostępna dla wszystkich. Fizyczne systemy kontroli dostępu, takie jak słupki czy bariery, są stosowane jedynie sporadycznie do zabezpieczenia określonych stref, takich jak strefy dla pieszych czy strefy uspokojonego ruchu. Kompleksowa kontrola dostępu do sieci drogowej nie jest ani możliwa, ani planowana.

Oba rodzaje transportu podlegają przepisom dotyczącym infrastruktury krytycznej (KRITIS), które nakładają na operatorów obowiązek wdrożenia minimalnych standardów bezpieczeństwa. Przepisy te dotyczą jednak przede wszystkim operatorów infrastruktury i ich bezpieczeństwa informatycznego i nie mogą być nadrzędne wobec fundamentalnej otwartości sieci drogowej ani zasięgu geograficznego sieci kolejowej.

Ekspert logistyki z podwójnym zastosowaniem – obraz: xpert.digital

Globalna gospodarka ma obecnie fundamentalną zmianę, zepsuta epoka, która wstrząsa kamieniem węgielnymi globalnej logistyki. Era hiper-globalizacji, która charakteryzowała się niezachwianym dążeniem do maksymalnej wydajności i zasady „Just-In-Time”, ustępuje miejsca nowej rzeczywistości. Charakteryzuje się tym głębokimi przerwami strukturalnymi, zmianami geopolitycznymi i postępową fragmentacją polityczną gospodarczą. Planowanie rynków międzynarodowych i łańcuchów dostaw, które kiedyś przyjęto, rozpuszcza się i zastępuje fazą rosnącej niepewności.

Nadaje się do:

• Strategiczna odporność w rozdrobnionym świecie dzięki inteligentnej infrastrukturze i automatyzacji – profil wymagań eksperta w dziedzinie logistyki podwójnego zastosowania

Nadzór i zapobieganie: porównanie technologiczne i kadrowe

Jakie technologie nadzoru są stosowane w celu zapewnienia bezpieczeństwa na drogach i kolei i jak skuteczne są te technologie?

Strategie monitorowania kolei i dróg są dostosowane do wymagań systemowych i zróżnicowane technologicznie. W transporcie kolejowym monitorowanie jest wielowarstwowe i służy zarówno bezpieczeństwu operacyjnemu, jak i zapobieganiu zagrożeniom. Sterowanie operacyjne obejmuje tradycyjne systemy, takie jak sygnalizacja, magnesy torowe (PZB) i sterowanie ruchem pociągów (LZB), które monitorują pociągi i mogą automatycznie hamować w sytuacjach awaryjnych. Innowacyjne technologie, takie jak rozproszone czujniki światłowodowe (DFOS), są coraz częściej instalowane wzdłuż torów i na mostach w celu wykrywania naprężeń, drgań lub pęknięć w czasie rzeczywistym. Aby zapobiegać przestępczości i badać incydenty, dokonuje się ogromnych inwestycji w monitoring wizyjny (CCTV) na stacjach i w pociągach; do końca 2024 roku każda duża stacja w Niemczech ma być wyposażona w nowoczesną technologię wideo. Ponadto drony, niektóre z kamerami termowizyjnymi, są wykorzystywane do inspekcji trudno dostępnych odcinków torów. Przyszłe pociągi będą również wyposażone w kompleksowy system czujników, składający się z kamer, lidaru i radaru, zapewniających świadomość środowiskową, co jest warunkiem wstępnym do zautomatyzowanego prowadzenia pojazdów.

Monitorowanie ruchu drogowego koncentruje się przede wszystkim na optymalizacji przepływu ruchu i egzekwowaniu przepisów ruchu drogowego. Systemy sterowania ruchem drogowym (TCS) wykorzystują czujniki, takie jak pętle indukcyjne, czujniki podczerwieni lub kamery wideo, do gromadzenia danych o ruchu drogowym i dynamicznego wdrażania ograniczeń prędkości, ostrzeżeń lub zaleceń dotyczących objazdów na podstawie tych danych. Inteligentne systemy przetwarzania obrazu służą do automatycznego rozpoznawania tablic rejestracyjnych w celu kontroli opłat drogowych i prędkości. Jednak systematyczny monitoring rozległej sieci drogowej pod kątem aktów sabotażu nie jest prowadzony.

Skuteczność tych technologii należy oceniać w zróżnicowany sposób. Monitoring wizyjny na dworcach kolejowych i w pociągach może w oczywisty sposób przyczynić się do ułatwienia dochodzenia w sprawie przestępstw i zwiększenia subiektywnego poczucia bezpieczeństwa pasażerów. Jednak jego skuteczność prewencyjna w zapobieganiu planowanym aktom sabotażu w odległych lokalizacjach jest ograniczona, ponieważ sprawcy mogą unikać monitorowanych obszarów. Czujniki infrastruktury, takie jak DFOS, mogą wykryć i zgłosić uszkodzenia na wczesnym etapie, ale nie są w stanie zapobiec samemu aktowi sabotażu.

Jaką rolę w zapewnianiu bezpieczeństwa odgrywają pracownicy – od maszynistów po zespoły ochrony – i czym różnią się protokoły między transportem kolejowym a drogowym?

Personel odgrywa kluczową, choć odrębną rolę w obu systemach. W transporcie kolejowym bezpieczeństwo charakteryzuje się systemem współdzielonych, ale jasno określonych obowiązków. Maszyniści przechodzą rygorystyczne testy predyspozycji psychologicznych i fizycznych, a także kompleksowe szkolenia, które obejmują regularne treningi na symulatorach w zakresie radzenia sobie z incydentami i sytuacjami awaryjnymi. Podczas podróży pozostają w stałym kontakcie z centrami kontroli i są monitorowani przez systemy techniczne, takie jak system kontroli bezpieczeństwa (Sifa), który musi być uruchamiany co 30 sekund. Załogi pociągów, składające się z konduktorów i zespołów ochrony DB Security, są szkolone w zakresie bezpieczeństwa pasażerów, egzekwowania zasad wewnętrznych i łagodzenia konfliktów. Obecność personelu ochrony na stacjach i w pociągach jest stale zwiększana, co stanowi ważny środek zwiększania bezpieczeństwa obiektywnego i subiektywnego.

W ruchu drogowym odpowiedzialność spoczywa jednak niemal wyłącznie na indywidualnym kierowcy. Podczas gdy zawodowi kierowcy ciężarówek i autobusów muszą przestrzegać przepisów prawnych, takich jak czas jazdy i odpoczynku, oraz przeprowadzać regularne kontrole pojazdów, nie istnieje centralny organ, który monitorowałby i kontrolował każdą podróż w czasie rzeczywistym. Nowoczesne pojazdy są wyposażone w różnorodne systemy wspomagania kierowcy, takie jak systemy wspomagania hamowania awaryjnego, systemy ostrzegania o opuszczeniu pasa ruchu i adaptacyjny tempomat, które znacznie zwiększają bezpieczeństwo, ale ostateczna kontrola i odpowiedzialność pozostają po stronie kierowcy. Kierowcy autobusów podlegają dodatkowym protokołom mającym na celu zapewnienie bezpieczeństwa pasażerów, takim jak wymagania dotyczące pasów bezpieczeństwa i zasady zachowania w autobusie. Zasadnicza różnica tkwi w architekturze systemu: kolej opiera się na redundantnym systemie człowiek-maszyna z centralnym monitorowaniem, podczas gdy system drogowy opiera się na zdecentralizowanej odpowiedzialności indywidualnej, wspieranej przez technologię pojazdów.

W jaki sposób rozwiązywane jest zagadnienie cyberbezpieczeństwa w coraz bardziej zdigitalizowanych systemach sterowania i kierowania obu rodzajów transportu?

Postępująca cyfryzacja stwarza poważne wyzwania w zakresie cyberbezpieczeństwa dla obu rodzajów transportu. Wprowadzenie technologii takich jak Europejski System Sterowania Pociągiem (ETCS) i Cyfrowe Systemy Nastawcze (DSTW) w sektorze kolejowym doprowadziło do poprawy wydajności i przepustowości, ale jednocześnie otwiera nowe wektory ataków. Do tej pory krytyczne systemy sterowania i sygnalizacji (CTS) były stosunkowo dobrze chronione, ponieważ opierały się na zastrzeżonych, odizolowanych („odizolowanych”) i często przestarzałych technologiach, do których dostęp był utrudniony dla zewnętrznych atakujących. Wcześniejsze cyberataki na sektor kolejowy były zatem ukierunkowane głównie na mniej krytyczne „funkcje zapewniające wygodę”, takie jak strony internetowe, informacje pasażerskie czy systemy płatności. Wraz z przejściem na znormalizowane sieci oparte na protokole IP (np. dla FRMCS/5G) w celu zwiększenia interoperacyjności i wydajności, to rozróżnienie zaciera się. Te standardowe technologie są dobrze udokumentowane i podatne na znane narzędzia hakerskie, co obniża barierę wejścia dla atakujących. W odpowiedzi firmy takie jak Siemens Mobility opracowują kompleksowe rozwiązania z zakresu cyberbezpieczeństwa dla całego cyklu życia pojazdów szynowych, a projekty badawcze, takie jak HASELNUSS, pracują nad sprzętowymi platformami bezpieczeństwa specjalnie dla kolei. Niemniej jednak eksperci nadal uważają, że ogólna dojrzałość sektora kolejowego w zakresie cyberbezpieczeństwa jest niewystarczająca.

W ruchu drogowym inteligentne systemy transportowe (ITS), a zwłaszcza systemy sterowania ruchem (TCS), stanowią potencjalny cel cyberataków. Naruszenie bezpieczeństwa tych systemów może prowadzić do manipulowania wskazaniami prędkości, fałszywych ostrzeżeń lub celowego tworzenia korków. Niemiecka strategia cyberbezpieczeństwa, a także dyrektywy europejskie, takie jak dyrektywa NIS 2 i dyrektywa ITS, tworzą ramy prawne, które zobowiązują operatorów krytycznej infrastruktury transportowej do wdrażania wyższych standardów bezpieczeństwa. Jednak niektóre regulacje techniczne i algorytmy stosowane w istniejących systemach TCS są uważane za przestarzałe i nie spełniają już norm najnowocześniejszych standardów, co stwarza dodatkowe ryzyko. Oba systemy stoją zatem przed dylematem, że modernizacja i cyfryzacja niezbędne w przyszłości z natury rzeczy stwarzają nowe i złożone zagrożenia dla bezpieczeństwa, którym należy proaktywnie przeciwdziałać.

Hub dla bezpieczeństwa i obrony – obraz: xpert.digital

Centrum bezpieczeństwa i obrony oferuje uzasadnione porady i aktualne informacje w celu skutecznego wspierania firm i organizacji w wzmocnieniu ich roli w europejskiej polityce bezpieczeństwa i obrony. W bliskim związku z grupą roboczą SME Connect promuje w szczególności małe i średnie firmy (MŚP), które chcą jeszcze bardziej zwiększyć swoją innowacyjną siłę i konkurencyjność w dziedzinie obrony. Jako centralny punkt kontaktu, centrum tworzy decydujący pomost między MŚP a europejską strategią obrony.

Nadaje się do:

• Obrona grupy roboczej SME Connect – Wzmocnienie MŚP w obronie europejskiej

Odporność i odzyskiwanie sił po incydencie

Jak eksperci oceniają teorię, że po ataku linię kolejową można naprawić szybciej niż drogę?

Tezę, że infrastrukturę kolejową można generalnie naprawić szybciej, należy rozpatrywać w inny sposób, ponieważ czas naprawy zależy w dużej mierze od rodzaju i rozmiaru uszkodzenia.

W przypadku uszkodzeń infrastruktury kolejowej, takich jak wiązki kablowe, często dotknięte aktami sabotażu, naprawa jest wysoce wyspecjalizowanym procesem. Technicy muszą całkowicie wymienić uszkodzone kable, które mogą rozciągać się na dziesiątki metrów, a następnie przeprowadzić skomplikowane testy i pomiary, zanim linia będzie mogła zostać bezpiecznie przywrócona do eksploatacji. Jak pokazały incydenty w Düsseldorfie i północnych Niemczech, prace te mogą trwać od kilku godzin do kilku dni. Deutsche Bahn utrzymuje całodobowy serwis ratunkowy w ramach Grupy DB Bahnbau, która specjalizuje się w tego typu incydentach i może szybko reagować w całym kraju. W porównaniu z dużymi projektami budowy dróg, naprawa torów, zwrotnic lub sygnalizacji często może być ukończona szybciej, ponieważ komponenty są standaryzowane, a procesy ustalone.

Sytuacja wygląda zupełnie inaczej w przypadku infrastruktury drogowej, zwłaszcza w przypadku uszkodzeń dużych obiektów inżynieryjnych. O ile prostą dziurę lub uszkodzoną nawierzchnię drogi można naprawić stosunkowo szybko, o tyle naprawa lub odbudowa uszkodzonego lub zniszczonego mostu to niezwykle złożone, kosztowne i długotrwałe przedsięwzięcie, które może trwać miesiące, a nawet lata. Wymaga to skomplikowanych obliczeń konstrukcyjnych, długotrwałego procesu utwardzania betonu oraz skomplikowanej integracji prac budowlanych z płynnym ruchem. Chociaż regularne inspekcje konstrukcyjne zgodnie z normą DIN 1076 służą wczesnemu wykrywaniu uszkodzeń, nie są w stanie skrócić czasu naprawy po nagłym zdarzeniu destrukcyjnym.

Podsumowując, w przypadku uszkodzenia „działającej” infrastruktury (kable, tory, sygnalizacja), kolej jest zazwyczaj szybciej naprawiana. W przypadku katastrofalnych uszkodzeń kluczowych „obiektów inżynieryjnych”, takich jak mosty czy tunele, oba systemy są poważnie i długotrwale dotknięte.

Jakie są różnice w koncepcjach objazdów i utrzymania ruchu w przypadku zakłóceń w sieci kolejowej i drogowej?

Jedną z najbardziej fundamentalnych różnic pomiędzy sieciami kolejowymi i drogowymi, a także kluczowym aspektem ich odporności, jest możliwość kompensowania zakłóceń poprzez objazdy.

Ze względu na swoją specyfikę sieć kolejowa oferuje jedynie bardzo ograniczone możliwości objazdów. Opcje te zależą bezpośrednio od gęstości sieci oraz dostępności zwrotnic i linii równoległych. Z powodu dziesięcioleci demontażu, redundancja w niemieckiej sieci jest niska, zwłaszcza w porównaniu ze Szwajcarią czy Austrią. Gdy główna linia jest zamknięta, pociągi często muszą być kierowane na duże odległości objazdami, co prowadzi do znacznych opóźnień i wąskich gardeł przepustowości na trasach alternatywnych, lub kończą bieg przedwcześnie na stacji, z której organizowane są zastępcze autobusy. Wysokie wykorzystanie sieci pogłębia ten problem, ponieważ wolna przepustowość dla połączeń objazdowych jest praktycznie nieobecna. Deutsche Bahn informuje pasażerów za pośrednictwem kanałów cyfrowych, takich jak aplikacja DB Navigator lub strona internetowa, a informacje są często aktualizowane w krótkim czasie ze względu na dynamiczną sytuację.

Sieć drogowa, z kolei, charakteryzuje się wysokim stopniem naturalnej redundancji. Jej siatkowa struktura oznacza, że gdy główna arteria, taka jak autostrada, jest zamknięta, zazwyczaj dostępnych jest wiele alternatywnych tras przez drogi federalne, stanowe i powiatowe. Nowoczesne centra zarządzania ruchem aktywnie wykorzystują tę elastyczność. Dzięki systemom sterowania ruchem, w szczególności dynamicznym drogowskazom ze zintegrowanym systemem informacji o korkach (dWiSta), ruch jest kierowany w sposób ukierunkowany i rozproszony na mniej zatłoczone trasy alternatywne, aby uniknąć lub zminimalizować korki. Ta koncepcja aktywnego sterowania siecią sprawia, że system drogowy jest z natury bardziej odporny na lokalne awarie. Dla porównania, infrastruktura kolejowa, zoptymalizowana pod kątem wydajności, ale rozrzedzona, jest systemem kruchym, w którym lokalne zakłócenia mogą szybko prowadzić do kaskadowych skutków w całej sieci.

Jakie nadrzędne strategie realizują Niemcy w celu wzmocnienia odporności swojej krytycznej infrastruktury transportowej?

W świetle zidentyfikowanych luk w zabezpieczeniach, Niemcy rozpoczęły wdrażanie kompleksowych strategii mających na celu wzmocnienie odporności swoich infrastruktur krytycznych. W lipcu 2022 roku rząd federalny Niemiec przyjął „Niemiecką Strategię Wzmacniania Odporności na Katastrofy”. Strategia ta opiera się na kompleksowym podejściu obejmującym wszystkie zagrożenia, od klęsk żywiołowych po terroryzm i sabotaż, i definiuje odporność jako zadanie dla całego rządu i społeczeństwa, wymagające ścisłej współpracy między rządem federalnym, krajami związkowymi, gminami, sektorem prywatnym i społeczeństwem obywatelskim.

Kluczowym instrumentem prawnym służącym wdrażaniu tej strategii jest ustawa parasolowa KRITIS. Po raz pierwszy ustanawia ona jednolite krajowe minimalne standardy ochrony fizycznej i odporności operatorów infrastruktury krytycznej oraz zobowiązuje ich do podejmowania odpowiednich działań i zgłaszania incydentów bezpieczeństwa właściwym organom federalnym.

Aby usprawnić koordynację, na szczeblu rządowym powołano „Wspólny Sztab Koordynacji Infrastruktury Krytycznej” (GEKKIS). Celem tego organu jest sporządzanie międzyresortowych raportów sytuacyjnych, identyfikowanie wyzwań i działanie jako zespół kryzysowy w przypadku poważnych incydentów.

Po aktach sabotażu podjęto konkretne działania skierowane specjalnie do sektora transportu. Rząd federalny i Deutsche Bahn opracowały wspólny pakiet mający na celu poprawę ochrony obiektów kolejowych. Obejmuje on zwiększone wykorzystanie technologii wideo i czujników w punktach krytycznych, zwiększoną obecność sił bezpieczeństwa Policji Federalnej i DB Security oraz ukierunkowaną redundantną rozbudowę szczególnie krytycznych połączeń kablowych w celu ograniczenia liczby punktów awarii. Jednocześnie wzmacniane jest cyberbezpieczeństwo poprzez wdrożenie europejskiej dyrektywy NIS 2, która nakłada na większą liczbę firm obowiązek przestrzegania wyższych standardów bezpieczeństwa IT.

Synteza i inne zalety transportu kolejowego

Jakie inne korzyści oferuje transport kolejowy poza samym zabezpieczeniem przed sabotażem, które mają znaczenie dla oceny społecznej?

Pomijając debatę na temat bezpieczeństwa przed manipulacją, transport kolejowy oferuje szereg fundamentalnych korzyści, które są kluczowe dla społecznej oceny środków transportu. Przede wszystkim jest to ochrona środowiska i klimatu. Transport kolejowy jest znacznie bardziej przyjazny dla środowiska niż transport drogowy. Każda tona ładunku przewożona koleją zamiast drogą lądową generuje o 80 do 100 procent mniej emisji CO2. Biorąc pod uwagę, że sektor transportu jest jedynym sektorem w UE, który nie był w stanie zredukować emisji od 1995 roku, przeniesienie ruchu kolejowego na kolej jest kluczowym czynnikiem ochrony klimatu.

Kolejną kluczową zaletą jest lepsza efektywność wykorzystania gruntów. Pojedyncza linia kolejowa o tej samej szerokości może przewieźć wielokrotnie więcej osób lub towarów niż jeden pas autostrady. Konkretnie, na linii o szerokości 3,5 metra, koleją można przewieźć nawet 30 razy więcej osób na godzinę niż samochodem, co drastycznie zmniejsza wykorzystanie gruntów w gęsto zaludnionych regionach.

Z perspektywy ekonomicznej konieczne jest również zróżnicowane podejście. Podczas gdy transport ciężarowy jest często postrzegany jako bardziej elastyczny i opłacalny na krótkich dystansach, transport drogowy generuje ogromne koszty zewnętrzne w postaci wypadków, korków, hałasu i zanieczyszczenia środowiska. Koszty te nie są w całości ponoszone przez zanieczyszczających, ale raczej przez ogół społeczeństwa. Transport kolejowy ma pod tym względem znacznie bardziej pozytywny bilans.

Wreszcie, wspomniany aspekt bezpieczeństwa podczas normalnej eksploatacji jest nieocenioną zaletą. Znacznie niższe prawdopodobieństwo śmierci lub poważnych obrażeń w wypadku w porównaniu z samochodem ratuje życie każdego roku i zapobiega ludzkiemu cierpieniu oraz wysokim kosztom ponoszonym przez system opieki zdrowotnej.

Logistyka obronna w czasie wojny: strategiczna przewaga obrońcy

Znaczenie szybkiej awangardy

W działaniach wojennych siły szybkiego natarcia mają kluczowe znaczenie strategiczne. Te pierwsze jednostki muszą być gotowe do rozmieszczenia na wschodniej flance w ciągu 48 do 72 godzin, aby ustanowić wstępne linie obrony. NATO wdrożyło już tę koncepcję w ramach Wzmocnionej Wysuniętej Obecności (EFP), w ramach której wielonarodowe jednostki bojowe są na stałe stacjonowane na wschodniej flance.

45. Brygada Pancerna na Litwie jest przykładem tej funkcji awangardy: dysponując najnowocześniejszym sprzętem, takim jak czołg podstawowy Leopard 2A8 i bojowy wóz piechoty Puma S1, siły niemieckie zapewniają pierwsze dostawy sprzętu obronnego na wschodnią flankę. Ta zdolność szybkiego reagowania jest wspierana przez wstępnie rozmieszczony sprzęt i amunicję, co pozwala na zyskanie cennego czasu na utworzenie linii obrony.

Szybka budowa linii obronnych

Sukces obrony w dużej mierze zależy od szybkiej budowy solidnych linii obronnych. Państwa bałtyckie rozpoczęły już instalację mobilnych zapór przeciwpancernych i umocnień obronnych wzdłuż granic z Obwodem Kaliningradzkim i Białorusią. Działania te są zgodne z zasadą „obrony w głąb” – wielowarstwowej strategii obronnej, która tworzy różnorodne przeszkody i warstwy obrony.

Czas ma kluczowe znaczenie: O ile obrońca może przygotować i wzmocnić swoje pozycje, atakujący musi działać pod presją czasu i bez znajomości otoczenia. Obrońca wykorzystuje ten czas, aby:

• Budowa barier i przeszkód
• Przygotowanie stanowisk bojowych
• Utworzenie składów amunicji i zaopatrzenia
• Ustanowienie bezpiecznych linii komunikacyjnych

Utworzenie i rozszerzenie bezpiecznych dostaw

Po początkowej fazie obronnej, nacisk kładzie się na stworzenie zrównoważonego i bezpiecznego systemu zaopatrzenia. Dowództwo Logistyczne Bundeswehry, liczące 18 000 członków, jest specjalnie przygotowane do tego zadania. Logistyka obronna korzysta z kilku kluczowych zalet:

Ugruntowana infrastruktura

Obrońca może polegać na istniejących szlakach transportowych, magazynach, składach i sieciach komunikacyjnych. Niemcy, jako węzeł logistyczny NATO, dysponują gęstą siecią 80 lokalizacji logistycznych.

Chronione linie zaopatrzenia

Na swoim terytorium logistyka działa w stosunkowo bezpiecznym środowisku, chronionym przez własne siły obrony frontowej. Umożliwia to:

• Ciągłe dostawy materiałów bez stałego zagrożenia
• Wykorzystanie potencjału i infrastruktury transportu cywilnego
• Nadmiarowe trasy dostaw przez znane trasy alternatywne

Zdecentralizowana sieć logistyczna

Współczesna logistyka wojskowa opiera się na rozproszonych, małych punktach zaopatrzenia zamiast na dużych, podatnych na ataki składach. Ta „sieć logistyczna” z wieloma węzłami znacząco zwiększa odporność.

Wyzwania atakującego

Natomiast atakujący musi stawić czoła ogromnym wyzwaniom logistycznym:

Brak infrastruktury

Atakujący musi działać na terytorium wroga, gdzie nie ma bezpiecznych szlaków transportowych ani chronionych magazynów. Każdy most i każda droga mogą zostać zaminowane lub zniszczone.

Wrażliwe linie dostaw

Linie zaopatrzeniowe atakującego są nieustannie atakowane – przez artylerię, drony, siły specjalne czy partyzantów. Doświadczenia z Ukrainy pokazują, jak wrażliwe są długie linie zaopatrzeniowe.

Presja czasu i zużycie zasobów

Atakujący działa pod ogromną presją czasu, ponieważ każdy dzień bez postępów wyczerpuje jego zasoby i daje obrońcy czas na wzmocnienie. Zasada jest taka, że atakujący potrzebuje trzykrotnej przewagi, aby odnieść sukces.

Strategiczna przewaga obrony ojczyzny

Teoria wojskowa, zwłaszcza Clausewitz, podkreśla wrodzoną przewagę obrońcy:

• Znajomość terenu: Lokalna znajomość terenu umożliwia optymalny wybór pozycji i swobodę ruchu
• Przygotowane pozycje: czas na budowę umocnień i przeszkód
• Linie wewnętrzne: krótsze trasy dla posiłków i zaopatrzenia
• Wsparcie dla ludności: dostęp do lokalnych zasobów i informacji

Nowoczesna logistyka obronna wzmacnia te tradycyjne zalety poprzez:

• Sieci cyfrowe i informacje w czasie rzeczywistym
• Konserwacja predykcyjna i prognozowanie popytu wspomagane sztuczną inteligencją
• Integracja zdolności logistycznych cywilnych i wojskowych

Jakie wnioski płyną z porównania bezpieczeństwa transportu kolejowego i drogowego w kontekście sabotażu i ataków?

Logistyka obronna ma zdecydowaną przewagę systemową nad logistyką ataku. Podczas gdy strona broniąca się działa w bezpiecznym, znanym środowisku z ugruntowaną infrastrukturą, strona atakująca musi pokonać wszystkie wyzwania logistyczne pod presją wroga i bez lokalnego wsparcia. Nowoczesna strategia NATO, z jej Wzmocnioną Wysuniętą Obecnością i naciskiem na szybkie reagowanie, optymalnie wykorzystuje te atuty. Niemcy, jako centrum logistyczne NATO, pokazują, jak przemyślana logistyka obronna przyczynia się do odstraszania i może mieć decydujące znaczenie w sytuacji kryzysowej.

Ostateczna ocena bezpieczeństwa kolei i dróg przed sabotażem ujawnia złożony i niejednoznaczny obraz, bez wyraźnego zwycięzcy. Oba systemy charakteryzują się specyficznymi, strukturalnymi mocnymi i słabymi stronami.

Kolej korzysta ze swojej scentralizowanej i kontrolowanej natury, która umożliwia ukierunkowany i zaawansowany technologicznie monitoring. Jej doskonałe bezpieczeństwo podczas normalnej eksploatacji jest bezdyskusyjne, podobnie jak w scenariuszu obronnym opisanym powyżej. Centralizacja tworzy jednak również krytyczne węzły i „pojedyncze punkty awarii”, szczególnie w sieci łączności i sterowania. Naraża to system na ukierunkowane akty sabotażu, które mogą powodować rozległe, kaskadowe awarie w całej sieci przy stosunkowo niewielkim wysiłku. Dziesięciolecia zaniedbań politycznych i finansowych pogłębiły tę systemową podatność na zagrożenia, redukując redundancję i generując znaczne zaległości w naprawach. Problem ten można jednak stosunkowo szybko rozwiązać.

Zdecentralizowana, siatkowa i otwarta struktura sieci drogi sprawia, że jest ona z natury bardziej odporna na lokalne zakłócenia. Pojedynczy atak, nawet na tak krytyczną konstrukcję jak most, rzadko prowadzi do katastrofy w skali kraju, ponieważ ruch może zostać przekierowany na liczne trasy alternatywne. Jednocześnie ta otwartość uniemożliwia kompleksowy nadzór, a w codziennej działalności prowadzi do znacznie większej liczby wypadków i ofiar śmiertelnych z powodu mnogości pojedynczych, zawodnych uczestników.

Szybsza naprawa kolei jest możliwa dzięki odpowiednim działaniom modernizacyjnym na peryferiach. Dotyczy to uszkodzeń istniejącej infrastruktury, takiej jak kable czy tory, gdzie znormalizowane procesy pozwalają na stosunkowo szybką naprawę. Jednak zniszczenie dużych konstrukcji, takich jak mosty czy tunele (poważny atak wroga bez linii obrony lub ze słabą linią obrony), poważnie zakłóca oba rodzaje transportu na bardzo długi czas, co w równym stopniu wpływa na drogi.

Ochrona kolei przed sabotażem zależy zatem w decydującym stopniu od przyszłych inwestycji strategicznych. Muszą one wykraczać poza samą instalację kamer i czujników, a przede wszystkim koncentrować się na wzmocnieniu odporności sieci. Oznacza to ukierunkowaną rozbudowę redundancji poprzez linie wielotorowe, dodatkowe przełączniki i alternatywne trasy kablowe, a także fizyczne i cyfrowe wzmocnienie krytycznych elementów infrastruktury. Niedawna debata na temat polityki bezpieczeństwa oraz środki podjęte przez rząd federalny i kolej wskazują na początek nowego podejścia. Jednak przekształcenie istniejącego, zorientowanego na wydajność, ale kruchego systemu w prawdziwie odporną sieć pozostaje ogromnym, kosztownym i długoterminowym zadaniem.

Markus Becker

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

Szef rozwoju biznesu

Przewodniczący SME Connect Defense Group

LinkedIn

Konrada Wolfensteina

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

skontaktować się ze mną pod Wolfenstein ∂ xpert.digital

zadzwonić pod +49 89 674 804 (Monachium)

LinkedIn