Качение колеса по рельсу происходит за счет силы сцепления 
действующей между ними и приложенной в точке контакта: 
где 
— коэффициент сцепления.
Между колесом и рельсом на контактируемых площадях давление достигает 12 — 15 тыс. кгс/см2. В зоне контакта происходит механическое вдавливание и молекулярное притяжение контактируемых поверхностей. Таким образом, сцепление колес с рельсами физически представляет процесс, при котором происходит преодоление механического зацепления и молекулярного притяжения контактируемых поверхностей.
Коэффициент сцепления , равный отношению максимально возможной силы сцепления к действительной нагрузке колеса на рельс, зависит от состояния поверхности рельсов и колес, от нагрузки колеса на рельс и скорости движения. Для грузовых вагонов при скоростях от 20 до 120 км/ч и нагрузке колесной пары на рельс от 6 до 22 тс (от 60 до 220 кН) коэффициент сцепления изменяется от 0,13 до 0,07 и для пассажирских при скоростях от 40 до 160 км/ч — от 0,14 до 0,09. Во время тумана, росы, при моросящем дожде, особенно при образовании на рельсах инея и загрязненных рельсах, коэффициент сцепления уменьшается и может быть менее 0,04. При сильном дожде, когда рельсы чистые, коэффициент сцепления остается таким же, как и при сухих рельсах. При входе колес в кривые участки пути и при выходе из них уменьшается на 5-10%. Коэффициент сцепления повышается до 
при подсыпке песка на рельсы и различных способах очистки их. Расчетный коэффициент сцепления колес с рельсами определяется по формуле
;
где 
- нагрузка от колесной пары на рельсы (осевая нагрузка), кН;
- функция скорости, параметры которой зависят от типа подвижного состава.
Значения расчетных коэффициентов сцепления для разных типов подвижного состава при скоростях движения, принимаемых для проверки отсутствия заклинивания колесных пар приведены в табл.1.1.
Таблица №1.1. Расчетные коэффициенты сцепления для различных типов подвижного состава.
| Тип подвижного состава | Расчетная скорость, км/ч | Значение функции f(v) | Расчетный коэффициент сцепления при нагрузке от колесной пары на рельс, кН | ||||
| Пассажирские и изотермические вагоны, вагоны электро- и дизельпоездов | 0,70 | 0,140 | 0,135 | 0,130 | 0,124 | - | |
| 0,55 | 0,110 | 0,107 | 0,102 | 0,097 | - | ||
| 0,53 | 0,106 | 0,102 | 0,098 | 0,094 | - | ||
| 0,51 | 0,101 | 0,097 | 0,094 | 0,090 | - | ||
| Грузовые вагоны | 0,71 | 0,131 | 0,125 | 0,121 | 0,116 | 0,110 | |
| 0,52 | 0,097 | 0,094 | 0,090 | 0,086 | 0,081 | ||
| 0,47 | 0,092 | 0,090 | 0,085 | 0,081 | 0,070 | ||
| Локомотивы | 0,65 | - | - | 0,132 | 0,126 | 0,119 | |
| 0,49 | - | - | 0,097 | 0,093 | 0,088 | ||
| 0,46 | - | - | 0,087 | 0,083 | 0,078 |
Величина коэффициента трения тормозной колодки зависит от многих факторов: материала колодки, скорости движения, удельного давления колодки, материала колеса, состояния рельсов и др. Коэффициент трения показывает, какую часть от силы нажатия составляет сила трения. Для чугунных стандартных тормозных колодок действительный коэффициент трения определяется из соотношения:
;
где 
— сила нажатия на колодку, кН; 
— скорость движения поезда, км/ч.
Для композиционных колодок используется соотношение:
.
На рис.1.2 и рис.1.3 приведены зависимости действительных коэффициентов трения чугунных и композиционных колодок от скорости движения при различных нажатиях на колодку.
Рис.1.2.
Рис.1.3.
