Разработана математическая модель динамических процессов, протекающих в области взаимного контакта рабочих элементов дискового тормоза железнодорожных транспортных средств. В основу математической модели положены уравнения скоростей, сил и моментов относительного движения рабочих элементов дискового тормоза. Математическая модель включает в себя: компоненты векторов линейной скорости элементов контактной поверхности тормозного диска и тормозной колодки; компоненты векторов относительных скоростей элементов контактной поверхности тормозного диска и тормозной колодки; компоненты и моменты сил трения, приложенные к тормозному диску и тормозной колодке. Рассмотрены дисковые тормоза с элементами трения «тормозной диск - неподвижная тормозная колодка» и «тормозной диск - вращающаяся тормозная колодка», реализующие простое и сложное относительное движение контакта рабочих элементов дискового тормоза соответственно. Дана оценка адекватности полученной математической модели путем сравнения результатов математического моделирования с результатами стендовых испытаний, проведенных на натурной стендовой установке, основой которой является асинхронный тяговый двигатель, коробка передач автомобиля и дисковый тормоз трамвая. Приведены результаты сравнительного анализа дисковых тормозов, реализующих в процессе контакта рабочих элементов простое и сложное относительное движение. Установлено, что дисковый тормоз с вращающимися тормозными колодками оказывает меньшее деформирующее и перекашивающее действие на конструкцию клещевого механизма, в результате чего достигается лучшая равномерность распределения силы прижатия по поверхности вращающейся колодки, чем в случае неподвижной тормозной колодки. Дисковый тормоз с вращающимися тормозными колодками обладает лучшим распределением энерговыделения и износа по сравнению с дисковым тормозом стандартной конструкции, чем определяется практическая ценность разработанной математической модели, результатов моделирования и экспериментов.