W samochodzie, wywodzącym się w zasadzie z powozu, w którym konie zastąpił silnik spalinowy, stopniowo zmieniły się właściwie wszystkie podzespoły. Największą ewolucję przeszły: nadwozie, silnik, układ przeniesienia napędu, zawieszenie i hamulce. Nie zmieniło się tylko to, że samochód ma zazwyczaj 4 koła i układ kierowniczy, który (poza wprowadzeniem wspomagania) działa prawie tak samo jak na początku stulecia.

Nadal kierowca ma przed sobą koło kierownicy, które za pośrednictwem mechanicznej przekładni porusza zwrotnicami, a te z kolei powodują, że przednie koła skręcają. To mechaniczne "połączenie" z kołami zapewnia kierowcy wyczucie drogi i umożliwia zachowanie kontroli nad skręcaniem nawet w wypadku awarii wspomagania (chociaż wtedy trzeba sporej siły).

Podobnie było jeszcze do połowy lat siedemdziesiątych w samolotach, w których mimo najnowocześniejszej technologii pilot zawsze bezpośrednio mechanicznie sterował statecznikami i lotkami. Zaczęło się to zmieniać, gdy w połowie lat siedemdziesiątych wprowadzono w samolotach bojowych system "fly by wire", w którym rolę mechanicznych połączeń przejęły komputerowo sterowane siłowniki, a pilot zamiast drążka sterowniczego otrzymał ulokowaną z boku kabiny dźwignię podobną do komputerowego joysticka. Obecnie takie systemy stosowane są również w samolotach komunikacyjnych.

W miarę jak sprzęt komputerowy stawał się tańszy, zaczęto elementy elektronicznego sterowania wprowadzać także do samochodów. Obecnie pojawiła się perspektywa skonstruowania samochodu wyposażonego w system "drive by wire".

Spójrzmy na współczesnego kierowcę. Podczas prowadzenia pojazdu ma zajęte obie ręce i nogi; musi obsługiwać sprzęgło, skrzynię biegów, gaz i hamulec, włączać kierunkowskazy i wycieraczki. Elektronika jest w stanie znacznie uprościć jego obowiązki - w eksperymentalnej wersji mercedesa SL większość tych funkcji połączono w specjalnym joysticku, a dokładniej w dwóch joystickach, z których jeden umieszczony jest na konsoli centralnej zamiast dźwigni zmiany biegów, a drugi na drzwiach. Oba pełnią te same funkcje i można ich używać zamiennie.

Joystick zastępuje kierownicę, pedał gazu i hamulec. Skrzynia biegów jest automatyczna. Na joysticku umieszczono też włączniki kierunkowskazów i sygnału dźwiękowego. Aby skręcić, należy pochylić drążek w prawo lub w lewo. Wywierając na drążek nacisk do przodu, przyspiesza się, a ciągnąc go ku sobie - hamuje. W odróżnieniu od komputerowego joysticka samochodowy drążek daje się przechylać tylko na boki, o 20 stopni w każdą stronę. Nacisk do przodu lub do tyłu nie powoduje przemieszczenia drążka (chociaż kierowcy wydaje się, że nieco go przesuwa), tylko jest przekazywany przez sensory rejestrujące siłę, z jaką chcemy przyspieszać lub hamować. Drążek jest dodatkowo sprzężony z niewielkim, sterowanym przez komputer silnikiem elektrycznym, który wytwarza opór imitujący siły odczuwane przez kierowcę, gdy koła samochodu znajdują się na różnych nawierzchniach i pokonują przeszkody. Na lodzie siła potrzebna do poruszenia joystickiem będzie niewielka, a przy wjeżdżaniu na krawężnik pojawi się spory opór.

Sercem całego systemu jest, oczywiście, komputer połączony z wieloma czujnikami, dostarczającymi informacji o pracy silnika i skrzyni biegów, o prędkości obrotowej każdego z kół, o kącie skrętu przednich kół, o siłach oddziałujących na samochód (przyspieszanie, hamowanie, siła odśrodkowa).

Czujnik bezwładności pozwala też określić, że samochód obraca się wokół swojej osi (w skręcie lub w poślizgu). Wszystkie te dane porównywane są z wzorcami zapisanymi w pamięci i matematycznym modelem dynamiki samochodu. Na tej podstawie komputer rozpoznaje sytuację pojazdu w stosunku do drogi Đ z jaką prędkością się porusza, czy jedzie prosto, czy skręca, jaka jest przyczepność każdego z kół do nawierzchni. Z joysticka przekazywane są sygnały od kierowcy: polecenia skrętu, przyspieszenia lub hamowania.

Uwzględniając uzyskaną wcześniej informację, komputer wysyła z kolei sygnały sterujące siłownikami, które powodują skręcanie przednich kół, steruje pracą silnika i skrzyni biegów oraz hamulców. Dba przy tym, by nie przekroczyć wartości granicznych, co wywołałyby np. boczny poślizg lub zablokowanie któregoś z kół. Możliwe jest nawet wyeliminowanie niektórych błędów kierowcy, np. maksymalne wychylenie drążka na bok przy dużej prędkości spowoduje wykonanie takiego skrętu, który w danej sytuacji nie wywoła utraty przyczepności. Z kolei podczas jazdy z małą prędkością komputer automatycznie tak zacieśni promień skrętu, jakby samochód był wyposażony w układ kierowniczy o zmiennym przełożeniu. Podczas przyspieszania lub hamowania na nawierzchniach o małej przyczepności nie dopuści ani do buksowania kół, na które przekazywany jest napęd, ani do ich zablokowania.

Gdy kierowca zdejmie rękę z drążka, komputer automatycznie utrzyma stałą prędkość i prosty tor jazdy niezależnie od tego, czy droga prowadzi z góry, czy pod górę, a nawet wtedy, gdy boczny podmuch wiatru będzie próbował zepchnąć samochód z drogi. W takiej sytuacji komputer sam błyskawicznie rozpozna siłę oddziałującą na samochód i ustawi przednie koła tak, by ją skompensować.

Spójrz na zdjęcie. Przed kierowcą jest dużo wolnego miejsca, kierownica już nie zasłania deski rozdzielczej i nie grozi urazem w przypadku kolizji. Można wybrać wygodną i bezpieczną pozycję, a samochód spokojnie i pewnie prowadzić jedną ręką.

Czy mały drążek, odchylający się tylko o 20 stopni na boki, umożliwi precyzyjne sterowanie samochodem? Testowe jazdy prototypem oraz testy na komputerowym symulatorze jazdy w Berlinie dowiodły, że jest to możliwe.

Nawet sceptycznie nastawieni kierowcy po opanowaniu nowego systemu, co zajmowało im około 2 godzin, oceniali go bardzo wysoko.

Interesujące są wyniki testów na symulatorze, przeprowadzonych w dwóch grupach 17-latków jeszcze nie mających prawa jazdy. Jedna grupa uczyła się jeździć samochodem z konwencjonalną kierownicą i pedałami, druga - z joystickiem. Obie grupy opanowały sztukę prowadzenia samochodu w podobnym tempie. Na zakończenie sprawdzono reakcje młodych kierowców w niebezpiecznych sytuacjach, gdy trzeba było gwałtownie skręcić i hamować, by uniknąć kolizji. W grupie używającej kierownicy i pedałów aż 8 z 32 osób nie było w stanie uniknąć kolizji, reagując nieprawidłowo lub za wolno. W grupie używającej joysticka wszystkim udało się uniknąć wypadku.

Dowodzi to, że system "drive by wire" oferuje również nowy standard bezpieczeństwa. Przykładem może być nagłe hamowanie. Stopę trzeba przenieść z pedału gazu na hamulec, co zajmuje przeciętnie 0,2 sek. W tym czasie samochód jadący z prędkością 50 km/godz. przejeżdża 3 metry.
Uwzględniając uzyskaną wcześniej informację, komputer wysyła z kolei sygnały sterujące siłownikami, które powodują skręcanie przednich kół, steruje pracą silnika i skrzyni biegów oraz hamulców. Dba przy tym, by nie przekroczyć wartości granicznych, co wywołałyby np. boczny poślizg lub zablokowanie któregoś z kół. Możliwe jest nawet wyeliminowanie niektórych błędów kierowcy, np. maksymalne wychylenie drążka na bok przy dużej prędkości spowoduje wykonanie takiego skrętu, który w danej sytuacji nie wywoła utraty przyczepności. Z kolei podczas jazdy z małą prędkością komputer automatycznie tak zacieśni promień skrętu, jakby samochód był wyposażony w układ kierowniczy o zmiennym przełożeniu. Podczas przyspieszania lub hamowania na nawierzchniach o małej przyczepności nie dopuści ani do buksowania kół, na które przekazywany jest napęd, ani do ich zablokowania.

Gdy kierowca zdejmie rękę z drążka, komputer automatycznie utrzyma stałą prędkość i prosty tor jazdy niezależnie od tego, czy droga prowadzi z góry, czy pod górę, a nawet wtedy, gdy boczny podmuch wiatru będzie próbował zepchnąć samochód z drogi. W takiej sytuacji komputer sam błyskawicznie rozpozna siłę oddziałującą na samochód i ustawi przednie koła tak, by ją skompensować.

Spójrz na zdjęcie. Przed kierowcą jest dużo wolnego miejsca, kierownica już nie zasłania deski rozdzielczej i nie grozi urazem w przypadku kolizji. Można wybrać wygodną i bezpieczną pozycję, a samochód spokojnie i pewnie prowadzić jedną ręką.

Czy mały drążek, odchylający się tylko o 20 stopni na boki, umożliwi precyzyjne sterowanie samochodem? Testowe jazdy prototypem oraz testy na komputerowym symulatorze jazdy w Berlinie dowiodły, że jest to możliwe.

Nawet sceptycznie nastawieni kierowcy po opanowaniu nowego systemu, co zajmowało im około 2 godzin, oceniali go bardzo wysoko.

Interesujące są wyniki testów na symulatorze, przeprowadzonych w dwóch grupach 17-latków jeszcze nie mających prawa jazdy. Jedna grupa uczyła się jeździć samochodem z konwencjonalną kierownicą i pedałami, druga - z joystickiem. Obie grupy opanowały sztukę prowadzenia samochodu w podobnym tempie. Na zakończenie sprawdzono reakcje młodych kierowców w niebezpiecznych sytuacjach, gdy trzeba było gwałtownie skręcić i hamować, by uniknąć kolizji. W grupie używającej kierownicy i pedałów aż 8 z 32 osób nie było w stanie uniknąć kolizji, reagując nieprawidłowo lub za wolno. W grupie używającej joysticka wszystkim udało się uniknąć wypadku.

Dowodzi to, że system "drive by wire" oferuje również nowy standard bezpieczeństwa. Przykładem może być nagłe hamowanie. Stopę trzeba przenieść z pedału gazu na hamulec, co zajmuje przeciętnie 0,2 sek. W tym czasie samochód jadący z prędkością 50 km/godz. przejeżdża 3 metry.

Następnie stopa musi przemieścić pedał hamulca o kilka centymetrów, co też zajmuje cenne ułamki sekundy. A jak hamuje ręka spoczywająca na joysticku? Nie trzeba jej nigdzie przenosić. Poza tym droga, jaką musi przebiec impuls nerwowy z mózgu do ręki, jest krótsza niż z mózgu do stopy. Joysticka nie trzeba przy hamowaniu przesunąć nawet o milimetr. Sensory natychmiast wyczują nacisk oraz jego siłę i komputer uruchomi hamulce. Na każdym z tych etapów oszczędzamy czas, co oznacza skrócenie drogi hamowania.

Podobnie jest przy nagłym skręcie. Układ kierowniczy samochodów osobowych ma przełożenie w granicach 1:16 do 1:20. Oznacza to, że niewielki skręt kołami wymaga sporego ruchu kierownicą. Inaczej być nie może, bo kierowca nie byłby w stanie panować nad samochodem przy dużych prędkościach. W wypadku stosowania joysticka reakcja jest o wiele szybsza, bo jego maksymalne wychylenie jest niewielkie. Na dodatek komputer automatycznie zadba, by skręt był najbardziej skuteczny, nie dopuszczając do uślizgu żadnego z kół.

Żeby oferować takie bezpieczeństwo, system sam musi być bezpieczny. W konstrukcjach lotniczych "fly by wire", np. w airbusach, niektóre elementy systemu mają aż siedmiokrotne zabezpieczenie gwarantujące niezawodność.

W samochodach byłoby to zbyt kosztowne, ale i tu większość elementów musi mieć co najmniej podwójne zabezpieczenie - w razie awarii jednego, drugi przejmuje jego funkcje. System musi też być odporny na awarie zasilania i w skrajnym przypadku zawsze umożliwić bezpieczne zatrzymanie samochodu.

Samochody z joystickiem zamiast kierownicy nieprędko zobaczymy na naszych ulicach. Ten przyszłościowy system będzie jeszcze długo udoskonalany i testowany. A nie wiadomo, czy nie dłużej potrwa zmiana przepisów, wymagających obecnie, by system kierowniczy samochodu zapewniał kierowcy bezpośrednie mechaniczne połączenie z kołami.