Почему скорость поезда на горизонтальном участке пути не возрастает бесконечно, если

С ростом силы тяги вырастает и сила сопротивления движению.
Пока сила тяги больше силы противодействия скорость наращивается, т. е. есть ускорение a = (Fтяги - Fсопр.) / m = F / m, m - масса поезда.
Как только сила противодействия сравняется с силой тяги, то ускорение станет одинаковым нулю и скорость перестает нарастать.
Для последующего нарастания скорости необходимо увеличивать мощность двигателя (P = F * v), что бесконечно делать невероятно для данного типа мотора. Пример: подмена поршневых движков в авиации на реактивные.