モデル線
モデル線区間の軌道では高架橋・盛土・切り取り(開削)の各構造体が混在し、それぞれの特性について観察された。高架橋橋脚では標準仕様となる60センチ四方の角柱以外に、厚さ30センチの板状橋脚(上掲の銘板高架橋写真参照)も採用され、振動・衝撃試験により関東大震災級の地震でも耐えうることを確認し、本線への導入が決定した。また、高架橋区間での走行試験ではバラストを敷かず、スラブ軌道として振動・騒音や軌道そのものへの負荷、雨水排水などを確認した(開業前に全てバラストを充填した)。
盛土および切土区間の法面の内、切土面はコンクリート擁壁で統一することが早々に決まったが、盛土面では三和土のような合成土壌を締固め用機械(整地ローラー等)による転圧のみでの露天放置やモルタル塗装、さらに芝やクローバーなど10種類の植生養生も試みられ、その栽培方法も播種と育苗を地植え(直植え)や植生マットを用いてみるなどの試行錯誤が繰り返された。
モデル線は比較的温暖な湘南に設けられたことから、唯一雪に対する試験だけは行うことができなかった。そのため開業初年の冬にいきなり豪雪地帯の関ケ原で運行に支障をきたすこととなり、雪対策としての融雪装置(ポンプ場・パイプライン・スプリンクラー等)を急遽増設しなければならなくなった。
東海道新幹線の建設では、それまでにない広軌高速電車の研究開発から開業までを、1959年(昭和34年)から1964年(昭和39年)までのわずか5年という短期間でやり遂げることが求められていた。東海道線の増設は喫緊の課題だった。
このために、全線開通まで待たなくても試作車両や新設備の実地試験を行える場として、「モデル線」が計画された。モデル線は全線に先駆けて建設され、1962年(昭和37年)から1964年(昭和39年)にかけての約2年間、新型車両と設備の試験、乗員と保線要員の養成、「夢の超特急」の広報と試乗者受け入れを行った。モデル線がなければ、わずか5年で開業に漕ぎ着けることは難しかったと考えられている。
現地には、車両基地として鴨宮基地が設けられ、現業機関としておかれたモデル線管理区がこれを管理した。区長は田中隆造。モデル線における研究実務は鉄道技術研究所が担当した。