飯田線単線区間187.0キロの中で唯一の信号場が伊那田島ー高遠原間にある大沢信号場で、飯田線（旧・伊那電気鉄道）の歴史から見ると比較的新しい1966年の開設である。かつては一線スルー方式で、同方向への追い抜き待避も可能であったが、のちに上下列車の交換しかできない単純な信号設備に改められた。この区間を走る列車は快速「みすず」1往復以外全て普通列車で、現行ダイヤでは日に5回の列車交換が行われている。
当区間のダイヤ全体を見渡せば、朝8時台まではほぼネットダイヤに近い混み具合だが、9〜14時台は駅によって上下とも1時間以上空く時間帯があり、15時台から再び列車本数が増えだすという、通勤・通学に特化したようなダイヤ組成となっている。