En fait
Le canton de Vaud, les associations régionales et les communes concernées ont élaboré le projet d'agglomération Lausanne-Morges (PALM). Une convention a été signée le 22 février 2007 et remise à la Confédération. En mai 2008, le Conseil d'Etat vaudois a retenu des investissements comprenant le tram Renens-Flon et plusieurs tronçons de trolleybus en site propre.
Par requête du 15 mars 2010, la société des Transports publics de la Région lausannoise SA (les TL, société de transports) a demandé au DETEC une concession pour la construction et l'exploitation de la ligne de tramway 'Renens-Gare - Lausanne-Flon' (t1). En cours de procédure, les TL ont demandé l'intégration d'une nouvelle liaison routière entre la rue de la Vigie et l'avenue Jules-Gonin (liaison Vigie-Gonin). Par décision du 16 septembre 2011, le Conseil fédéral a octroyé la concession no 5146, valable du 1er janvier 2012 au 31 décembre 2061, en imposant certaines conditions, notamment en matière de défrichement.
Le 22 mai 2012, les TL ont soumis à l'Office fédéral des transports (OFT) une demande d'approbation des plans portant sur trois volets: le tramway t1 (y compris la liaison Vigie-Gonin), le trolleybus à haut niveau de service (BHNS) 'Prélaz-les-Roses - St-François' et le garage-atelier 'Perrelet'. La procédure ordinaire a été ouverte le 30 mai 2012. L'enquête publique a suscité 126 oppositions, dont celles de A., B. SA, C. SA, D. Sàrl et E. Sàrl. Le canton de Vaud a demandé le retrait de la bibliothèque communale prévue sous la liaison Vigie-Gonin, ce qui a été fait en septembre 2013. Plusieurs modifications ont suivi (2013, 2015, 2016), et une conciliation le 2 juin 2015 n'a pas abouti.
Par décision du 7 mars 2016 (décision d'approbation, DAP), l'OFT a approuvé le projet. Il s'est estimé compétent pour approuver les plans de la liaison Vigie-Gonin, a déclaré irrecevable l'opposition de A. et rejeté celles des sociétés et Sàrl opposantes.
Le Tribunal administratif fédéral (TAF), par arrêt du 2 février 2018, a jugé que les plans de la liaison Vigie-Gonin n'avaient pas été formellement approuvés, faute de figurer au dispositif de la décision et de porter un tampon d'approbation. Il a en revanche admis les recours sur le défrichement, jugeant que l'OFT n'était pas compétent pour l'approuver (procédure cantonale requise), et annulé les expropriations liées à la liaison routière. Les TL ont recouru au Tribunal fédéral contre cet arrêt.
Question centrale: la liaison routière Vigie-Gonin doit-elle être qualifiée d'installation ferroviaire (art. 18 al. 1 LCdF) ou d'installation de trolleybus (art. 11 al. 1 LTro), relevant de la procédure fédérale unique d'approbation des plans, ou relève-t-elle du droit cantonal?
En droit
Le Tribunal fédéral examine d'abord si l'OFT était compétent pour approuver les plans de la liaison Vigie-Gonin en application de l'art. 18 al. 1 LCdF, question relevant du droit fédéral (art. 106 al. 1 LTF). Les installations servant exclusivement ou principalement à la construction et à l'exploitation d'un chemin de fer ne peuvent être établies qu'après approbation des plans par l'autorité fédérale (art. 18 al. 2 et 3 LCdF), le droit cantonal n'étant pris en compte que dans la mesure où il n'entrave pas de manière disproportionnée l'entreprise (art. 18 al. 4 LCdF). Les installations annexes, en revanche, relèvent du droit cantonal (art. 18m LCdF). Selon la jurisprudence, est déterminant le rapport matériel et spatial nécessaire et étroit avec l'exploitation ferroviaire, et plus précisément l'objectif principal poursuivi par l'installation, et non seulement l'ampleur des modifications routières ou ferroviaires. Pour les constructions mixtes, une procédure unique est en principe applicable.
Le Tribunal fédéral constate que le TAF a reconnu le lien avec le projet ferroviaire, mais l'a jugé insuffisant en raison de la distance (environ 150 m), de l'absence de connexion avec l'infrastructure du t1 ou du BHNS, de l'ouverture de l'ouvrage à tous les usagers et de la nécessité de garantir le carrefour de Chauderon-Sud. Cette appréciation est contestée et ne peut être suivie.
S'agissant du lien matériel, la liaison Vigie-Gonin est dictée exclusivement par la mise en site propre des lignes de transports publics, exigée par la concession. Il n'est pas discuté que le réseau routier actuel ne peut absorber le report du trafic individuel motorisé (TIM) résultant de la fermeture de la rue de Genève et de la rue des Terreaux. La réalisation de l'ouvrage constitue donc une mesure d'accompagnement nécessaire à l'élément principal du projet, les deux lignes de transports publics en site propre, et non une mesure imposée par des impératifs routiers. Le caractère routier de l'ouvrage, emprunté par tous les usagers, ne suffit pas à le soustraire au régime ferroviaire.
S'agissant du lien spatial, bien que l'ouvrage soit situé à environ 150 m du tracé ferroviaire, l'avenue Jules-Gonin est l'axe parallèle le plus proche pour rediriger le TIM directement…