美幸線
1973年11月時点で枝幸側から45kmがほぼ完成、仁宇布側からも6.5kmで工場が進み、未着工は6.5kmだった。
1974年(昭和49年)6月7日には美深町・枝幸町境界の黒岩トンネル(延長750m)の起工式が行われたが、第2大曲トンネルと同様に地盤が軟弱で断層があるため、最大の難所となった。掘削方法も両側に2本の細いトンネルを掘り、コンクリートで固めて落盤を防ぎながら掘進するサイロット工法が採用され、1976年(昭和51年)11月に完成した。線路種別は単線・丙線、最急勾配は16‰、最小曲線半径は500mだった。橋梁は41ヶ所(総延長1,876m)、トンネルは12ヶ所(6,866m)が設けられた。
予定線が計画された歌登町(現・枝幸町)内では、同町が経営し中頓別町の天北線小頓別駅に通じていた歌登町営軌道が美幸線建設促進のため、1970年10月31日に運行停止、1971年5月29日に廃止された。
1973年時点の計画では、1976年までにレールを敷設し、1977年(昭和52年)に全線開業予定であったが、渓谷や山岳が多く、難工事で順調に進まなかった。その後、全線開業の予定時期は1975年の時点で1978年(昭和53年)、1977年の時点では1980年(昭和55年)とずれ込んだ。
1978年の時点では全区間で工事に着手していたが、1965年からの着工で路盤に雑木が生えたり、風雪でかなり傷んだ所も多かったため、手直しも進められた。
その間、国鉄北海道総局と旭川鉄道管理局は1984年9月4日、北海道に対して「このまま具体的転換の結論が得られない場合、国鉄としては法令に基づいて運輸大臣に廃止許可の申請手続きを取らざるを得ない」と申し入れ、特定地方交通線対策協議会の開始から2年以内に調わない際、地元の同意がなくても可能な廃止申請とバス転換を強行する「見切り発車」を通告した。さらに「これ以上廃止を延期することは許されない情勢にあり、早く第三セクター化の可否について決断、あわせて関係町村にご指導を」と迫っていた。この後、北海道は1984年9月22日に知事諮問機関の北海道運輸交通審議会に国鉄地方交通線検討小委員会を設置し、1984年11月末までに第3セクター化の可否について結論を出すことになった。
沿線住民からは第三セクター化への疑問が噴出した。美幸線敷設促進期成会による第三セクター転換構想について「試算はつじつま合わせに終始しており、裏付ける根拠に乏しい」「内容が住民に非公開で、知る権利が保障されていない」「区間内の除雪対策が欠如しており、運行面で問題がある」「地域交通網がマイカー、バスへ変化している中での対応が不明確」「国の公共交通政策が確立されていない現況で、その維持を自治体が行うには財政的に無理がある」などと問題点を指摘した。広く3町住民が集い、第三セクター転換への可否を考えるため、1984年11月17日に住民団体の「美幸線第三セクターを考える美深・歌登・枝幸町民の会」が発足した。
1964年(昭和39年)10月5日の開業当初は1日5往復の運行で、美深 - 仁宇布間が4往復、美深 - 辺渓間が1往復(日曜日、祝日は運休)だったが、1965年(昭和40年)10月1日ダイヤ改正から5往復全て美深 - 仁宇布間の運行となった。開業当初はレールバスや旧型の機械式気動車で運行されていたが、1966年(昭和41年)4月20日から液体式気動車(キハ22)に置き換えられた。
しかし、既開業区間自体の輸送量はきわめて少なく、開業翌年の1965年度(昭和40年度)の営業係数は834、1966年度(昭和41年度)は869で全国ワースト3位だった(1位は根北線)。1968年(昭和43年)9月4日には国鉄諮問委員会から「赤字83線」に位置付けられた。鉄建公団札幌支社は「建設途上の線を枝線だから切るというのはおかしい。美幸線など建設中のところが枝線の形になっているのは当然だ。それを現在の姿だけからみて赤字だから廃止するというのでは筋が通らない。建設線と赤字線をからめて検討すべきではなかったのか」と批判する一方、国鉄北海道支社は「いまの段階では何も言えない」とし、赤字線を整理して道内の赤字額を減らしたい意向だった。同じ北海道の深名線や白糠線、そして九州の添田線などとともに、国鉄全路線中最悪レベルの赤字線であった。1972年度(昭和47年度)の営業係数は3,270と初めて全国ワーストワンとなった。
1973年(昭和48年)10月時点で1日平均乗車人員は105人(通学63人、通勤4人、一般38人)で、沿線人口から踏まえて全線開業後も利用客は4倍弱の391人しか見込めないと推定していた。鉄建公団は「過疎地帯にも光をあてるのは我々の義務。
設立総会では3町の理事者を招いて公開討論会も開催したが、理事者側は「美幸線には132億円が投資され、バス転換は不可能。知事に出資を要請しており、試算には自信を持っている」と理解を求めた一方、住民側は「マイカー利用者が増えており、美幸線が全通しても利用者が増えるのか」「将来、沿線人口が48%増になるというが、その根拠は」「民間から2,000万円の出資を計画しているが、全道を網羅して参加するシステムにすべきではないか」などの他、人件費を低く見積もっていることへの疑問、路盤やトンネルなど完成部分の老朽化への危惧の声が相次いだ。
その後、美幸線敷設促進期成会は人件費の試算で、三陸鉄道を参考に、現地に即した単価を算出したことを明らかにした。職員は国鉄OB(年金受給者)に協力を求め、1985年単価で月給15万円、新卒者は9万円と試算した。気動車、ロータリー車などは新規購入し、維持補修費や除雪費を低減させること。除雪体制では、線路保守要員をフル回転させたり、各駅は3町で対応するとした。一方、「美幸線第三セクターを考える美深・歌登・枝幸町民の会」では、北海道や旭川鉄道管理局の試算とあまりにもかけ離れていることを指摘し、要員が少ない上に人件費の見積もりが低いこと、新線部分の路盤やトンネルなどの老朽化をはじめ、第三セクター会社が経営難となった場合、長年にわたって運行できるのか、試算通りに住民負担がかからないのか、多くの疑問を示した。
北海道運輸交通審議会は1984年12月7日、「第三セクター化による地方鉄道の選択は難しく、地域の輸送需要に弾力的に対応でき、鉄道に比べて運行経費が少ないバス輸送への転換が適当である」として北海道に答申した。