Почему скорость поезда на горизонтальном участке пути не возрастает бесконечно, если сила тяги двигателя действует непрерывно

Потому что с ростом скорости поезда возрастает сила трения его узлов: двигателя, трансмиссии, колёс и сила сопротивления воздуха — аэродинамическая сила. На определённом этапе скорость поезда растёт, пока сила тяги двигателя не будет полностью скомпенсирована равнодействующей сил трения и сопротивления воздуха, далее скорость не будет меняться.