Autonomous Passenger Ferry: a new opportunity for the urban mobility in the city of Trondheim

Cities around the world are facing increasing challenges in managing traffic congestion, pollution and the demand for more efficient transport system. To react against these tendencies, alternatove solutions can be thought, especially if related to the waterways. The Norwegian city of Trondheim located by the fjord and crosse by a river, was taken as case study for this thesis. A new solution for the urban mobility was experimented, leveraging on the existing waterways to alleviate the pressure on road networks: electric autonomous ferries. These vessels are caracterised by a self-sufficient system that is able to feel and look at the surrounding environment, navigate with auto-steering programs and eventually adjust the route in case of issues. The potential benefits of autonomous ferries are various and tangible. They can reduce operational costs through automation, enhance safety by minimizing human error, and provide a reliable alternative to traditional public transport methods. Moreover, by utilizing clean energy sources such as electric propulsion, autonomous ferries can contribute to the reduction of greenhouse gas emissions and promote sustainable urban development. Despite the huge opportunities offered by this solution, autonomous ferries are still considered new born systems and consolidated knowledge is not yet available, therefore iterating tests and experimentation is still needed in this field. This thesis will focus on the design of an autonomous ferry operating in the area of Trondheim as alternative solution to wheeled vehicles, trying to leverage on the points of strenght that this means of transport can offer and attempting to mitigate the uncertainty and risks that it can encounter.

Le città di tutto il mondo stanno affrontando sfide crescenti nella gestione del traffico, dell'inquinamento e della richiesta di sistemi di trasporto più efficienti. Per contrastare queste tendenze, si possono considerare soluzioni alternative, specialmente quelle legate alla mobilità marittima. La città norvegese di Trondheim, situata vicino al fiordo e attraversata da un fiume, è stata presa come caso di studio per questa tesi. È stata sperimentata una nuova soluzione per la mobilità urbana, sfruttando le vie d'acqua esistenti per alleviare la pressione sulle reti stradali: si tratta di traghetti elettrici autonomi. Questi mezzi sono caratterizzati da un sistema autosufficiente in grado di percepire e osservare l'ambiente circostante, navigare con programmi di autopilotaggio e, in caso di problemi, regolare autonomamente la rotta. I potenziali benefici dei traghetti autonomi sono vari e tangibili. Possono ridurre i costi operativi attraverso l'automazione, aumentare la sicurezza minimizzando l'errore umano e fornire un'alternativa affidabile ai metodi di trasporto pubblico tradizionali. Inoltre, utilizzando fonti di energia pulita come la propulsione elettrica, i traghetti autonomi possono contribuire alla riduzione delle emissioni di gas serra e promuovere uno sviluppo urbano sostenibile. Nonostante le grandi opportunità offerte da questa soluzione, i traghetti autonomi sono ancora considerati soluzioni molto recenti e non esiste ancora una conoscenza ben consolidata; di conseguenza, sono necessari continui test sperimentali in questo campo. Questa tesi si concentrerà sulla progettazione di un traghetto autonomo per passeggeri che operi nell'area di Trondheim come soluzione alternativa ai veicoli su ruote, cercando di sfruttare i punti di forza che questo mezzo di trasporto può offrire e tentando di mitigare le incertezze e i rischi a cui va incontro.