Infrastructure ferroviaire ; approbation des plans ligne Orbe - Chavornay.
Entscheiddatum: 28.09.2023Publikationsdatum: 05.10.2023
Bundesverwaltungsgericht Tribunal administratif fédéral Tribunale amministrativo federale Tribunal administrativ federal Cour I A-3366/2020
Arrêt du 28 septembre 2023 Composition Claudia Pasqualetto Péquignot (présidente du collège), Jérôme Candrian, Jürg Marcel Tiefenthal, juges ; Manuel Chenal, greffier. Parties 3. A._______, (...), 4. B._______, (...), 5. C._______, (...), représentés par Société rurale d'assurance de protection juridique FRV SA, Avenue des Jordils 1, Case postale 1080, 1001 Lausanne, 11. D._______, (...), 12. E._______, (...), représentés par Maître Daniel Guignard, Gross & Associés Avocats, Avenue des Mousquines 20, Case postale 805, 1001 Lausanne, contre TRAVYS - Transports Vallée-de-Joux - Yverdon-les-Bains - Ste-Croix SA, Quai de la Thièle 32, Case postale 387, 1401 Yverdon-les-Bains, représentée par Maître Elodie Surchat, Pragma Lex Sàrl, Rue Nicolas-Glasson 7, Case postale, 1630 Bulle, intimée, Office fédéral des transports OFT, Division Infrastructure, 3003 Bern, autorité inférieure. Objet Infrastructure ferroviaire ; approbation des plans ligne Orbe - Chavornay.
A. Par demande du 30 juin 2016, la société des Transports Vallée de Joux - Yverdon-les-Bains - Sainte-Croix SA (Travys ou la requérante) a soumis à l'Office fédéral des transports (OFT) pour approbation des plans un projet visant à moderniser la ligne Orbe-Chavornay.
Ce projet est principalement composé des six sous-objets suivants :
Adaptation des installations ferroviaires en gare de Chavornay ;
Nouvelle infrastructure de raccordement Travys à Chavornay (du signal d'entrée en gare de Chavornay jusqu'au canal d'Entreroches, tronçon en double voie) ;
Changement d'électrification et modernisation des installations de sécurité sur toute la ligne ;
Corrections géométriques et adaptations ferroviaires ;
Mise en conformité de la halte de St-Eloi et de la gare Les Granges ainsi qu'un renouvellement d'infrastructures ferroviaires en gare d'Orbe.
Pour permettre la réalisation de ces aménagements et infrastructures ferroviaires, le projet a dû également intégrer, en matière d'infrastructure routière, la création d'un passage supérieur franchissant la route cantonale 293.
B. En date du 18 août 2016, l'OFT a ouvert une procédure ordinaire d'approbation des plans. Il a été demandé au canton de Vaud de procéder à l'enquête publique et de prendre position sur le projet. Le dossier a également été remis à l'Office fédéral de l'environnement (OFEV), à l'Office fédéral du développement territorial (ARE), à l'Office fédéral de la culture (OFC) et à l'Inspection fédérale des pipelines (IFP) pour consultation.
C. Le projet a été mis à l'enquête publique dans les communes d'Orbe et de Chavornay, du 23 septembre au 24 octobre 2016. Durant ce délai, 25 oppositions ont été formées par des particuliers, des associations et des autorités.
D. Le 21 décembre 2016, le canton de Vaud a remis un préavis favorable au projet assorti de certaines réserves concernant son empiètement sur les surfaces d'assolement (SDA). Le canton de Vaud a ensuite été amené à prendre plusieurs fois position en cours de procédure.
E. Du 23 janvier au 13 mars 2017, l'OFEV, l'ARE, l'OFC et l'IFP ont déposé leur préavis au projet. Ces autorités ont ensuite été amenées à prendre plusieurs fois position en cours de procédure.
F. Les 20 mars, 17 mai et 22 juin 2017, Travys a transmis à l'OFT des compléments techniques ainsi qu'une demande de modification du projet visant à abandonner la réalisation d'un nouvel ouvrage en halte de St-Eloi.
G. Travys s'est prononcé sur les oppositions ainsi que les prises de position des autorités précitées en date du 28 juin 2017. La position de Travys a été transmise par l'OFT aux différents intéressés le 20 juillet 2017. A._______, B._______ et C._______, d'une part, ainsi que D._______ et E._______, d'autre part, les respectivement 24 et 30 août 2017, ont formulé des remarques complémentaires.
H. Le 17 juillet 2018, le canton de Vaud a préavisé positivement le projet.
I. Par décision du 29 mai 2020, l'OFT (l'autorité inférieure) a approuvé les plans du projet de Travys du 30 juin 2016, modifié le 22 juin 2017. L'autorité inférieure a assorti son approbation de plusieurs charges.
J. Le 1er juillet 2020, A._______ (recourant 3), B._______ (recourant 4) et C._______ (recourant 5) ont formé conjointement recours contre cette décision devant le Tribunal administratif fédéral (TAF). Ils concluent, sous suite de frais et dépens, à l'annulation de la décision attaquée et au rejet du projet de Travys.
Les recourants 3-5 se prévalent d'une violation de leur droit d'être entendus et font valoir que le projet devait préalablement faire l'objet d'un plan sectoriel, qu'il est lacunaire, qu'aucune pesée des intérêts effectuée par le canton de Vaud ne figure au dossier, que les dispositions relatives aux SDA n'ont pas été respectées, que le projet litigieux viole le principe de la proportionnalité et qu'une variante par bus, plus opportune, n'a pas été examinée à suffisance.
K. Le même jour, D._______ (recourant 11) et E._______ (recourant 12) ont formé conjointement recours contre cette décision devant le TAF. Ils concluent, sous suite de frais et dépens, à l'annulation de la décision attaquée.
Les recourants 11-12 font valoir que le projet litigieux est dépourvu de base légale, qu'il n'est pas nécessaire dès lors qu'un reformatage des infrastructures actuelles suffirait, qu'il enfreint les dispositions relatives aux SDA de même qu'il viole le principe de la proportionnalité, enfin que la variante pas bus n'a pas été examinée de manière suffisamment approfondie.
L. Par ordonnance du 4 août 2020, le Tribunal a ordonné la jonction des différents recours formés contre la décision de l'OFT du 29 mai 2020, soit sept recours au total, et leur traitement sous le numéro de procédure A- 3363/2020.
M. Dans sa prise de position du 30 septembre 2020, l'autorité inférieure a émis des doutes quant à la recevabilité des recours. Sur le fond, elle a conclu à leur rejet.
N. Par mémoire de réponse du 16 octobre 2020, Travys (l'intimée) a conclu au rejet des recours.
O. Le 14 juillet 2021, le Tribunal a tenu une séance d'instruction sur place en présence des parties. A Chavornay, le Tribunal s'est rendu au terminus actuel de la ligne Orbe-Chavornay, à la zone industrielle ainsi qu'au point de raccordement projeté du nouveau tracé aux lignes CFF. Il a également inspecté le tracé projeté, soit en particulier celui de la boucle de raccordement, et les emprises correspondantes sur les parcelles des recourants ainsi que le chemin traversant la réserve naturelle du Creux de Terre. Les parties ont eu l'occasion de s'exprimer sur les constats de faits, de présenter leur point de vue et de poser des questions.
P. Entre le 27 septembre 2021 et le 12 octobre 2021, les parties ont eu l'occasion de faire part de leurs observations sur le procès-verbal de la séance d'instruction. Les recourants 3-5 et 11-12, par courriers des 18 et 19 août 2021, ont indiqué n'avoir aucune remarque à formuler. Les recourants 3-5 ont requis l'édition de tous documents faisant état des études de variantes antérieures à celles figurant dans le rapport d'impact sur l'environnement (RIE) du 24 juin 2016.
Q. Par requête du 3 mars 2022, plusieurs fois modifiée, la dernière en date du 10 novembre 2022, l'intimée a soumis à l'OFT une demande de modification du projet concernant la revitalisation du canal oriental et la consolidation de certaines mesures de compensation environnementale.
R. Par décision du 8 décembre 2022, l'autorité inférieure d'approbation des plans a approuvé la demande de modification du projet de l'intimée.
S. Par ordonnance de disjonction du 25 avril 2023, le Tribunal a ordonné que les causes des recourants 3-5 et 11-12, objet de la présente procédure, soient traitées ensemble mais séparément des autres causes sous le numéro de procédure A-3366/2020.
T. Par courrier du 26 juin 2023, les recourants 3-5 ont renoncé à déposer des observations finales et renvoyé à leur recours du 1er juillet 2020.
U. Les recourants 11-12 n'ont pas déposé d'observations finales dans le délai imparti.
V. Les autres faits et arguments pertinents des parties seront repris en tant que besoin dans les considérants en droit du présent arrêt.
1.1 La procédure de recours est régie par la loi fédérale sur la procédure administrative (PA, RS 172.021), pour autant que la loi sur le Tribunal administratif fédéral (LTAF, RS 173.32) n'en dispose autrement (art. 37 LTAF). Le Tribunal examine d'office et librement sa compétence (art. 7 PA), ainsi que la recevabilité des recours qui lui sont soumis.
1.2 Sous réserve des exceptions - non pertinentes en l'espèce - prévues à l'art. 32 LTAF, le Tribunal de céans connaît, en vertu de l'art. 31 LTAF, des recours contre les décisions au sens de l'art. 5 PA prises par les autorités mentionnées à l'art. 33 LTAF. L'acte ici entrepris est bien une décision au sens de l'art. 5 PA. L'OFT est une autorité dont les décisions sont susceptibles de recours (art. 33 let. d LTAF en lien avec le ch. B. VII 1.2 de l'annexe 1 de l'ordonnance sur l'organisation du gouvernement et de l'administration [OLOGA, RS 172.010.1] par renvoi de son art. 8 al. 1 let. a).
Le TAF est dès lors compétent pour connaître du recours dirigé contre la décision prise par l'OFT en matière d'approbation de plans sur la base de l'art. 18 de la loi fédérale sur les chemins de fer (LCdF, RS 742.101).
1.3 La qualité pour recourir doit être reconnue aux recourants (art. 48 al. 1 PA). Les dispositions relatives à la représentation, au délai de recours, à la forme et au contenu du mémoire de recours (art. 11 al. 1, 50 et 52 al. 1 PA) sont en outre respectées.
Les recours sont partant recevables.
2.1 Le Tribunal administratif fédéral fait cependant preuve d'une certaine retenue dans l'exercice de son pouvoir d'examen, lorsque la nature des questions litigieuses qui lui sont soumises l'exige, singulièrement lorsque leur analyse nécessite des connaissances spéciales ou encore lorsqu'il s'agit de circonstances locales que l'autorité qui a rendu la décision connaît mieux (cf. ATF 131 II 680 consid. 2.3.3 ; arrêt du TAF A-379/2016 du 8 septembre 2016 consid. 2.2). Dans le cadre d'approbations de plans, le pouvoir d'appréciation de l'autorité d'approbation est important, spécialement sur des questions techniques, pour lesquelles elle dispose des connaissances nécessaires (cf. ATF 135 II 296 consid. 4.4.2 ; arrêt du TF 1C_121/2018 du 8 mai 2019 consid. 2.1 ; arrêt du TAF A-7192/2018 du 29 octobre 2020 consid. 2.3.3 et A-1524/2015 du 19 novembre 2015 consid. 2). Il découle également de ce qui précède que des compléments de preuves, tels que des expertises, ne doivent être ordonnés qu'exceptionnellement, lorsque de tels éclaircissements sont vraiment nécessaires à une correcte application de la loi (cf. arrêt du TF 1E.1/2006 du 2 juillet 2008 consid. 5 ; ATAF 2012/23 consid. 4 ; arrêt A-7192/2018 précité consid. 2.3.3). Le Tribunal doit donc se limiter à examiner si l'autorité n'a pas outrepassé les pouvoirs qui lui étaient délégués par la loi lorsqu'elle a approuvé les plans. Si les réflexions de l'autorité apparaissent pertinentes, si elle a examiné les éléments essentiels à la base de la décision et si elle a mené les investigations nécessaires de manière approfondie et détaillée, le Tribunal n'empiétera pas sur son pouvoir d'appréciation (cf. ATF 142 II 451 consid. 4.5.1 et 138 II 77 consid. 6.4 ; arrêt du TAF A-4973/2019 du 30 juillet 2021 consid. 2.3). En revanche, le Tribunal vérifiera librement si l'autorité inférieure a établi complètement et exactement les faits pertinents et, sur cette base, correctement appliqué la législation applicable en matière d'approbation de plans, sans se laisser guider par des motifs étrangers aux normes appliquées (cf. ATF 123 V 150 consid. 2 ; ATAF 2008/23 consid. 3.3, 2008/18 consid. 4 et 2007/37 consid. 2.2 ; André Moser/Michael Beusch/Lorenz Kneubühler, Prozessieren vor dem Bundesverwaltungsgericht, 3e éd. 2022, no 2.154 ss).
2.2 La procédure fédérale est essentiellement régie par la maxime inquisitoire, ce qui signifie que l'autorité administrative constate les faits d'office et procède, s'il y a lieu, à l'administration de preuves par les moyens idoines (art. 12 PA). La maxime inquisitoire doit cependant être relativisée par son corollaire : le devoir de collaborer des parties (art. 13 PA ; cf. Clémence Grisel, L'obligation de collaborer des parties en procédure administrative, 2008, no 142). La procédure de recours devant le Tribunal administratif fédéral est également régie par la maxime inquisitoire en vertu de l'art. 37 LTAF. Celle-ci est cependant quelque peu tempérée, notamment en raison du fait qu'il ne s'agit, dans ce cas, pas d'un établissement des faits ab ovo. Il convient de tenir compte de l'état de fait déjà établi par l'autorité inférieure. En ce sens, le principe inquisitoire est une obligation de vérifier d'office les faits constatés par l'autorité inférieure plus que de les établir (cf. arrêts du TAF A-2946/2021 du 31 janvier 2022 consid. 2.2 et TAF A-1843/2021 du 6 décembre 2021 consid. 2.2).
2.3 Le Tribunal administratif fédéral applique le droit d'office, sans être lié par les motifs invoqués (art. 62 al. 4 PA), ni par l'argumentation juridique développée dans la décision attaquée (cf. Moser/Beusch/Kneubühler, op. cit., no 2.165). Il se limite, en principe, aux griefs soulevés et n'examine les questions de droit non invoquées que dans la mesure où les arguments des parties ou le dossier l'y incitent (cf. ATF 135 I 91 consid. 2.1 ; ATAF 2014/24 consid. 2.2.).
3.1 L'objet du litige est défini par les conclusions du recours, lesquelles doivent rester dans le cadre de l'acte attaqué. Partant, les recourants ne peuvent que réduire l'objet du litige par rapport à l'objet de la contestation, puisque son élargissement ou sa modification mènerait à une violation de la compétence fonctionnelle de l'autorité supérieure (ATF 136 II 457 consid. 4.2 ; ATF 136 II 165 consid. 5 ; arrêt du TAF A-5197/2020 du 30 novembre 2021 consid. 4.1; Moser/Beusch/Kneubühler, op. cit., n° 2.7 ss). A cela s'ajoute qu'en procédure fédérale d'approbation des plans, toutes les objections pouvant être formulées pendant la mise à l'enquête doivent être soulevées dans la procédure d'opposition, en l'espèce conformément à l'art. 18f LCdF. L'objet du litige est ainsi limité aux griefs soulevés en procédure d'opposition et il ne peut plus être étendu dans la procédure contentieuse subséquente. En revanche, la motivation qui sous-tend les griefs peut quant à elle être modifiée, mais à la condition qu'elle n'étende pas l'objet du litige (ATF 133 II 30 consid. 2.2 ; ATAF 2012/23 consid. 2.1).
En l'espèce, la recevabilité de la plupart des griefs des recourants 3-5 est douteuse, dès lors que ceux-ci non pas été - pas clairement à tout le moins - soulevés lors du délai d'opposition. En effet, dans leur recours du 1er juillet 2020, les recourants 3-5 exposent que le projet approuvé par l'autorité inférieure devait, en raison de ses impacts sur l'aménagement du territoire, figurer dans un plan sectoriel. Or, les recourants n'ont pas évoqué, dans leur opposition du 24 octobre 2016, cet argument, soulevé pour la première fois en procédure de recours. Les recourants 3-5 font également valoir que d'autres variantes ferroviaires, envisagées mais écartées par l'expropriante, seraient préférables à celle retenue et approuvée. La décision attaquée violerait ainsi le principe de la proportionnalité qui commande de retenir la variante qui lèse le moins les intérêts en cause, en l'espèce la préservation des SDA. Certes, dans leur opposition du 24 octobre 2016, les recourants ont argué que le projet était disproportionné par rapport à l'intérêt qu'il présente et qu'une juste pesée des intérêts doit amener à une reconsidération du tracé envisagé. Toutefois, ils ont exclusivement fait valoir que le tracé actuel pourrait être modernisé ou qu'une variante par bus aurait dû être plus sérieusement examinée. Ils n'ont en revanche jamais prétendu que les variantes ferroviaires écartées par l'intimée auraient dû être retenues ou approfondies.
La question de la recevabilité desdits griefs peut néanmoins rester ouverte, ceux-ci devant en tout état de cause être rejetés au fond.
3.2 Est attaquée la décision du 29 mai 2020, par laquelle l'OFT a approuvé le projet de l'intimée du 30 juin 2016, modifié le 22 juin 2017, concernant la modernisation de la ligne Orbe-Chavornay. Comme exposé ci-avant (consid. R), la décision a été partiellement reconsidérée par l'autorité de première instance en date du 8 décembre 2022. Cette décision doit également être considérée comme objet des recours, vu la teneur de l'art. 58 al. 3 PA, pour autant que la reconsidération en question ait changé quoi que ce soit pour les recourants. Ce n'est pas le cas pour les recourants 3 à 5 et 11-12 dont les griefs concernent une autre partie du projet que celle qui a fait l'objet de cette décision de reconsidération.
3.2.1 Ce projet vise à moderniser la ligne ferroviaire Orbe-Chavornay afin de permettre son intégration au réseau RER vaudois ainsi que l'augmentation des capacités en transport de voyageurs et de marchandises. Il implique la création d'une boucle de raccordement permettant à la ligne Travys de rallier directement les voies CFF, de sorte à assurer une liaison directe Orbe-Lausanne, soit sans transbordement à Chavornay comme c'est le cas actuellement. Cette boucle de raccordement, qui comprend deux voies destinées à l'exploitation du trafic de voyageurs et de marchandises, empiète sur différentes parcelles qui sont inscrites à l'inventaire cantonal des surfaces d'assolement (SDA) et traverse plusieurs dessertes agricoles, impliquant la réorganisation de ces dernières.
3.2.2 Le projet litigieux porte directement atteinte aux droits de propriété des recourants, puisqu'il prévoit l'expropriation de certaines parties de leur parcelle. Concrètement, le projet prévoit des emprises définitives de 142 m2, respectivement 455 m2, sur les parcelles n° 180 et n° 253 du recourant 3, d'une surface totale de respectivement 11'540 m2 et 16'196 m2. Le recourant 4, propriétaire de la parcelle n° 179 d'une surface totale de 14'526 m2, sera exproprié de 1'047m2. Sur les parcelles n° 151 et n° 254 du recourant 5, d'une surface totale de respectivement 10'531 m2 et 25'181 m2, le projet prévoit des emprises définitives de 1'207 m2, respectivement 467 m2. Les recourants 11 et 12, propriétaires de la parcelle n° 177 d'une surface de 11'469 m2, seront expropriés de 1'424 m2. Par ailleurs, le projet prévoit des emprises provisoires sur ces différentes parcelles, soit de 186 m2 sur la parcelle n°180 du recourant 3, de 368 m2 sur la parcelle n° 179 du recourant 4, de 240 m2 sur la parcelle n° 151 du recourant 5 et de 282 m2 sur la parcelle n° 177 des recourants 11-12.
3.3 Les recourants font principalement valoir que leur droit d'être entendu a été violé (consid. 4), que le projet litigieux ne repose sur aucune base légale (consid. 5), qu'il devait, préalablement à son approbation, faire l'objet d'un plan sectoriel (consid. 6), qu'il ne poursuit pas de véritables intérêts publics (consid. 7), qu'il ne respecte pas les dispositions protectrices des SDA (consid. 8), qu'il enfreint le principe de la proportionnalité (consid. 9), qu'il viole la garantie de la propriété (consid. 10) et qu'il est lacunaire (consid. 11).
4.1 Le droit d'être entendu comprend l'obligation pour l'autorité de motiver sa décision (art. 35 al. 1 PA) de façon à ce que le destinataire puisse saisir sa portée et l'attaquer en connaissance de cause. Elle a pour corolaire de permettre à l'autorité de recours d'effectuer son contrôle (cf. ATF 135 V 65 consid. 2.6 et 134 I 83 consid. 4.1). Pour satisfaire à cette exigence, il suffit cependant que l'autorité mentionne au moins brièvement les motifs qui l'ont guidée et sur lesquels elle a fondé sa décision (cf. ATF 142 II 154 consid. 4.2). L'autorité n'est ainsi pas tenue de discuter de manière détaillée tous les arguments soulevés par les parties, ni de statuer séparément sur chacune des conclusions qui lui sont présentées. Elle peut se limiter à l'examen des questions décisives pour l'issue du litige ; il suffit que le justiciable puisse apprécier correctement la portée de la décision l'attaquer à bon escient (cf. ATF 137 II 266 consid. 3.2, 136 I 229 consid. 5.2 et 134 I 83 consid. 4.1).
4.2 En l'espèce, il n'est pas contesté que la boucle de raccordement du projet litigieux traverse certaines dessertes agricoles, nécessitant ainsi leur réorganisation. L'autorité d'approbation des plans n'est toutefois pas compétente pour se prononcer sur la prolongation ou la rectification desdits chemins agricoles cantonaux que demandent les recourants 3-5. Cette question relève de compétence du canton. A cet égard, un syndicat d'amélioration foncière (SAF) - déclaré obligatoire par le Conseil d'Etat du canton de Vaud - et été constitué pour traiter de ces problématiques. La procédure y relative, de rang cantonal, est juridiquement indépendante de la procédure fédérale d'approbation des plans (cf. à cet égard les art. 702 et 703 de Code Civil Suisse, du 10 décembre 1907, [CCS, RS 210] ainsi que la loi cantonale vaudoise du 29 novembre 1961 sur les améliorations foncières [LAF, RS VD 913.11]). Ainsi, et dès lors que les griefs soulevés par les recourants ne sont pas du ressort de l'autorité inférieure, on ne saurait reprocher à celle-ci de ne pas les avoir traités. Ils sont extrinsèques à la procédure d'approbation des plans.
4.3 Au demeurant, l'autorité de première instance a indiqué ce qui précède dans l'acte attaqué. S'agissant de l'argumentation - au demeurant formulée de manière très vague par les recourants - que leurs droits de propriétaires seraient mis en péril par le projet et la réorganisation des dessertes agricoles qui en découle, l'autorité de première instance a considéré que « l'OFT constate que les atteintes aux droits de propriété des opposants restent proportionnées [...] Ainsi, l'OFT considère que les intérêts publics importants portés par le projet s'avèrent être prépondérants par rapport aux droits de propriété des opposants [...] Pour ce qui est des demandes d'indemnisation pour expropriation [...], cet aspect du projet sera, au besoin, traité ultérieurement par la CFE, voire devant le syndicat d'amélioration foncière". Par conséquent, l'autorité inférieure a bel et bien traité cette question, dans les limites de ses compétences, en estimant - à juste titre ainsi qu'on le verra ci-après dans le considérant idoine (consid. 10 ss) - que l'atteinte au droit de propriété des recourants, que ce soit sous forme d'expropriation, soit sous forme d'atteinte à l'exploitation - selon que les parties qui n'ont pas été formellement expropriées ne seraient plus exploitables économiquement suite à la réorganisation des dessertes agricoles - ne pouvait faire obstacle à l'approbation du projet et devrait faire l'objet, cas échéant, d'une procédure d'indemnisation ou d'aménagement devant les autorités compétentes.
4.4 Pour le reste, le raisonnement ayant conduit l'autorité inférieure à approuver le projet litigieux est parfaitement clair - ainsi que cela ressort des considérants qui suivent -, de sorte que les recourants ont pu efficacement exercer leur droit de recours.
Il résulte de ce qui précède que la décision attaquée ne prête pas flanc à la critique sous l'angle du droit d'être entendu.
5.1 La base légale pertinente est la LCdF, laquelle, selon son art. 1 al. 1 s'applique à la construction et l'exploitation des chemins de fer. A teneur de l'art. 5 LCdF, quiconque veut construire et exploiter une infrastructure ferroviaire doit disposer d'une concession d'infrastructure (al. 1). L'entreprise ferroviaire concessionnaire a l'autorisation et l'obligation de construire et d'exploiter l'infrastructure ferroviaire conformément à la législation ferroviaire et à la concession (al. 2). L'art. 3 al. 1 LCdF dispose que le droit d'expropriation au sens de la loi fédérale du 20 juin 1930 sur l'expropriation (LEx, RS 711) peut être exercé pour la construction et l'exploitation d'un chemin de fer. Selon l'art. 4 let. a LEx, le droit d'expropriation peut être exercé, notamment, pour l'exécution, la transformation, l'entretien et l'exploitation de travaux, ainsi que pour l'extension future de ceux-ci. A cette fin et en vertu de l'art. 5 LEx, peuvent faire l'objet de l'expropriation les droits réels immobiliers, les droits résultant des dispositions sur la propriété foncière en matière de rapports de voisinage, en outre les droits personnels des locataires ou fermiers de l'immeuble à exproprier (al. 1). Ces droits peuvent être supprimés ou restreints soit définitivement, soit temporairement (al. 2).
5.2 En l'espèce, les recourants 11-12 reconnaissent expressément que la requérante dispose d'une concession d'infrastructure ferroviaire relative à la ligne Orbe-Chavornay. Celle-ci exploite d'ailleurs déjà, et depuis de nombreuses années, ladite ligne dont le projet litigieux prévoit simplement la modernisation et l'aménagement. Par conséquent, la LCdF et, dans la mesure de son applicabilité, la LEx, constituent les bases légales en vertu desquelles l'intimée est légitimée à construire et exploiter l'infrastructure ferroviaire en cause, cas échéant à procéder aux expropriations nécessaires. Pour le surplus, l'entier du dossier fait référence à différentes bases légales afin de justifier le projet et ses effets sur l'environnement et les tiers, dont aucune n'est remise en cause par les recourants.
Mal fondé, le grief des recourants 11-12 est rejeté.
6.1 Deux plans sectoriels peuvent être mentionnés à propos de ce grief, soulevé pour la première fois au stade du recours. Le plan sectoriel des transports et le plan sectoriel des surfaces d'assolement.
6.1.1 L'art. 18 al. 5 LCdF dispose qu'en règle générale, l'approbation des plans des projets ayant des effets considérables sur l'aménagement du territoire et sur l'environnement présuppose qu'un plan sectoriel conforme à la loi du 22 juin 1979 sur l'aménagement du territoire ait été établi. Cette disposition concrétise, en matière ferroviaire, l'obligation générale de planifier de la Confédération.
La Confédération a adopté le plan sectoriel des transports qui vise, pour l'essentiel, à assurer la coordination de l'ensemble des modes de transport entre eux et avec le développement territorial. Ce plan fixe le cadre à long terme pour le développement du système global des transports en Suisse, ainsi que les parties infrastructurelles qui assurent sa mise en oeuvre. Il constitue la base pour la coordination entre les infrastructures d'importance nationale et le développement territorial souhaité.
La Partie "Infrastructure rail" du plan sectoriel des transports traite des infrastructures destinées au trafic ferroviaire qui sont de la compétence de la Confédération. Elle fournit les bases d'aménagement sur lesquelles s'appuient la planification, la construction, l'exploitation, l'entretien et l'utilisation ferroviaire d'importance nationale. Elle-même est basée sur la législation fédérale et sur les décisions de politique des transports du Parlement et du Conseil fédéral. Elle forme une base pour les décisions, notamment lors de l'élaboration de dossiers relevant des transports publics. En résumé, elle explicite les décisions de projets concrets, livre l'état de la planification et de la coordination d'importants projets (cf. Plan sectoriel des transports, Partie Infrastructure rail SIS, p. 5, disponible sur bav.admin.ch Thèmes généraux Thèmes spécialisés Coordination territoriale Plan sectoriel des transports, partie Infrastructure rail SIS, consulté le 2 mai 2023).
6.1.2 Le plan sectoriel des surfaces d'assolement remanié de la Confédération (PSSDA 2020) a été approuvé par le Conseil fédéral le 8 mai 2020 (FF 2020 5615). À la différence des autres plans sectoriels de la Confédération, le PSSDA 2020 ne planifie pas de projets, mais détermine la surface totale minimale d'assolement et sa répartition entre les cantons. Il spécifie également les prescriptions applicables à la garantie des SDA et en fixe les principes (pour plus de détails, cf. consid. 8ss infra). Le principe 13 du PSSDA 2020 prévoit que lorsqu'un projet fédéral nécessite plus de 5 ha de surfaces d'assolement inventoriées, il doit faire l'objet d'un plan sectoriel (PSSDA 2020, principe 13).
Le PSSDA 2020 remanié de la Confédération a été approuvé par le Conseil fédéral un moins avant la décision attaquée. Le seuil à partir duquel la consommation de SDA par un projet fédéral doit faire l'objet d'un plan sectoriel, fixé à 5 ha, n'est à l'évidence par rempli en l'espèce, puisque la boucle de raccordement du projet litigieux empiète sur 3 ha de SDA. Si ce chiffre n'est pas négligeable, il est très clairement en deçà du seuil de 5 ha. Les recourants n'expliquent pas quels autres impacts dudit projet devraient être qualifiés de considérables. Ils ne ressortent pas davantage du dossier. Parmi les différentes autorités spécialisées - en matière d'environnement notamment - qui ont été consultées en cours de procédure (consid. 6.3.2 infra), aucune n'a revendiqué préalablement l'établissement d'un plan sectoriel. Le Tribunal ne voit aucune raison qui justifierait une autre appréciation.
6.2 On observera en marge que l'obligation d'établir un plan sectoriel pour les projets ayant des effets considérables sur l'environnement n'est pas absolue, le législateur ayant introduit, lors de la révision de l'art. 18 al. 5 LCdF du 18 juin 1999, l'adjonction de l'expression "en règle générale", afin de permettre de s'écarter exceptionnellement de l'exigence du plan sectoriel, notamment lorsqu'il apparaît visiblement peu raisonnable d'envisager un tel plan pour un seul projet. En pareil cas, l'adéquation du projet avec les exigences de l'aménagement du territoire doit être examinée dans le cadre de la procédure d'approbation des plans (FF 1998 III 2250). Or, en l'espèce, il s'agit de la modernisation et de l'aménagement d'une infrastructure préexistante. En outre, celle-ci ne porte pas sur un grand axe ferroviaire à l'échelon fédéral qui nécessiterait un besoin de coordination spécifique. Aussi, l'adéquation du projet avec les exigences de l'aménagement du territoire a pu être examinée dans le cadre de la procédure d'approbation des plans.
Il ressort de ce qui précède que le projet litigieux n'était pas soumis à l'obligation de figurer dans un plan sectoriel.
6.3 Pour le reste, les recourants 3-5 n'expliquent pas concrètement en quoi le projet souffrirait d'un défaut de coordination.
6.3.1 Or, les règles en la matière ont pleinement été observées. En effet, en adoptant la LCoord (cf. FF 1998 2221), le législateur fédéral a opté pour le modèle de la concentration, à savoir que la décision est aux mains d'une seule autorité, en l'espèce l'OFT (cf. art. 18 al. 2-4 LCdF). Cette autorité doit toutefois, avant de statuer, consulter les autorités cantonales spécialisées (cf. art. 18d al. 1 LCdF) et les autorités fédérales concernées ; d'éventuelles divergences avec des dernières doivent être éliminées dans le cadre de la procédure définie à l'art. 62b de la loi fédérale du 21 mars 1997 sur l'organisation du gouvernement et de l'administration (art. 18g LCdF). Aussi, l'autorité d'approbation des plans doit prendre en compte le droit cantonal dans la mesure où il n'entrave pas de manière disproportionnée l'accomplissement des tâches de l'entreprise ferroviaire (art. 18 al. 4 LCdF).
6.3.2 En l'espèce, il ressort du dossier que les autorités cantonales spécialisées et les autorités fédérales concernées ont été consultées. Ainsi, au niveau fédéral, l'OFEV, l'IFP, l'ARE et l'OFC ont été amenées à se déterminer (consid. E). L'ARE a d'ailleurs pris deux fois positions - en date des 23 janvier et 16 août 2017 - et l'OFEV trois fois - en date des 13 mars et 24 août 2017 ainsi que le 19 mai 2020. Le canton de Vaud a été amené à consulter ses services concernés à trois reprises ; il a remis les résultats desdites consultations à l'OFT en date des 21/22 décembre 2016, 25 septembre 2017 et 17 juillet 2018.
Enfin, on observera en marge que la planification fédérale et cantonale sont coordonnées, puisque le plan directeur vaudois prévoit expressément, en lien avec les infrastructures ferroviaires, la création d'un nouveau raccordement à Chavornay pour améliorer la desserte d'Orbe et que l'arrêté fédéral sur l'étape d'aménagement 2035 de l'infrastructure ferroviaire prévoit l'augmentation des prestations et l'extension de capacité de la ligne Lausanne-Orbe (consid. 7.4 infra).
Il résulte de ce qui précède que le grief pris du défaut de coordination est mal fondé.
7.1 L'intérêt public est une condition générale régissant toute activité étatique, conformément à l'art. 5 al. 2 de la Constitution fédérale (Cst, RS 101). C'est une notion juridique indéterminée qui laisse à l'autorité administrative une certaine latitude de jugement quant à son interprétation. La présence d'un intérêt public est en outre, une condition nécessaire à toute restriction des droits fondamentaux (art. 36 al.2 Cst ; cf. consid. 10 infra).
7.2 En l'espèce, le projet litigieux vise notamment à répondre à l'accroissement du besoin en transport de voyageurs et de marchandises engendré par l'augmentation du nombre d'habitants et le développement économique de la région Orbe-Chavornay. A cet égard, le RIE du 24 juin 2016 indique qu'entre 2003 et 2015, la fréquentation à l'année de la ligne Travys est passée de 158'000 voyageurs à 321'000 ; en 2030, 750'000 voyageurs sont attendus à l'année. En outre, le RIE précise que dite ligne permet, en l'état, le transport d'environ 300'000 tonnes de marchandises par an alors qu'en 2030, le besoin en la matière devrait atteindre les 500'000 tonnes. Or, le projet litigieux doit précisément permettre d'augmenter les capacités en transport de voyageurs et de marchandises, en offrant, pour ces deux types de convois, 3 courses par heure à l'heure de pointe. Par conséquent, le projet répond à un véritable besoin et sert à l'évidence le but d'intérêt public poursuivi.
7.3 Concernant la boucle de raccordement, celle-ci s'avère nécessaire pour atteindre différents objectifs du projet exposés par l'intimée et qui ressortent du dossier ainsi que de la décision attaquée, et que les recourants ne contestent pas, pas concrètement à tout le moins. L'intimée a expliqué que la courbe actuellement extrêmement serrée en gare de Chavornay oblige à dételer les attelages pour les wagons de marchandises et ne permet pas le passage de matériel roulant moderne pour les trains voyageurs. La création d'une boucle de raccordement doit ainsi permettre de créer un tracé dont la courbe est plus généreuse et qui, en outre, respecte le rayon minimal de 185 mètres prescrit par les nouvelles dispositions d'exécution de l'ordonnance sur les chemins de fer (DE-OCF, RS 742.141.11). Le RIE du 24 juin 2016 montre, illustration à l'appui, que le tracé actuel ne respecte pas cette exigence et qu'il n'est pas possible de l'adapter sans créer de boucle de raccordement, sauf à traverser un quartier d'habitation et des infrastructures routières.
Le RIE indique également que le quai actuel de Chavornay, court et en courbe, ne peut pas simplement être adapté, afin de répondre aux normes LHand, ce que les recourants ne contestent au demeurant pas. Ainsi, le projet permet de mettre aux normes LHand les infrastructures actuelles afin de garantir leur accès aux personnes à mobilité réduite.
La boucle de raccordement permet en outre de raccorder la ligne Travys au réseau CFF, de sorte à assurer la liaison Lausanne-Orbe sans transbordement. Enfin, la boucle de raccordement retranche le trafic ferroviaire de la zone industrielle et favorise ainsi l'accès à celle-ci.
7.4 Plus généralement, le projet litigieux met en oeuvre le plan directeur cantonal du canton de Vaud (PDCn, 4ème adaptation, état au 31 janvier 2018 ; la nouvelle version approuvée par la Confédération dans l'intervalle, soit le 11 novembre 2022, a la même teneur sur les points présentement litigieux [PDCn, 4ème adaptation quater, état au 11 novembre 2022]) ainsi que l'arrêté fédéral sur l'étape d'aménagement 2035 de l'infrastructure ferroviaire approuvé par l'Assemblée fédérale le 21 juin 2019 (RS 742.140.5). En effet, le plan directeur, qui se donne notamment pour objectif l'augmentation de l'offre en transports publics afin de diminuer la part des transports individuels motorisés, prévoit expressément, à cette fin, la création d'un nouveau raccordement ferroviaire à Chavornay pour améliorer la desserte d'Orbe (Mesure A21 du PDCn). En outre, le plan directeur définit Chavornay et Orbe comme des centres régionaux. Or, un des objectifs que se donne le canton dans son plan directeur est précisément le renforcement de la vitalité des centres sur l'ensemble du territoire en créant des noyaux dynamiques disposant de services et d'équipements de niveau régional ou suprarégional attractifs (Mesure B11 du PDCn).
Quant à l'arrêté fédéral sur l'étape d'aménagement 2035 de l'infrastructure ferroviaire, il prévoit, à son art. 1 al. 2 let. b ch. 3, l'augmentation des prestations et l'extension de capacité de la ligne Lausanne-Orbe. Or, le projet doit précisément permettre de raccorder la ligne Travys au réseau CFF afin de permettre une liaison directe, sans transbordement, entre Lausanne et Orbe, ainsi qu'une augmentation des capacités de transport sur la ligne Orbe-Chavornay (consid. 3.2).
Il résulte de ce qui précède que le projet poursuit des buts d'intérêt public.
8.1 Les surfaces d'assolement sont des parties du territoire qui se prêtent à l'agriculture et qui doivent être préservées (cf. art. 3 al. 2 let. a et 6 al. 2 let. a de la loi sur l'aménagement du territoire [LAT, RS 700]). Selon l'art. 26 OAT, elles se composent des terres cultivables comprenant avant tout les terres ouvertes, les prairies artificielles intercalaires et les prairies naturelles arables. Elles sont garanties par des mesures d'aménagement du territoire (al. 1). Une surface totale minimale d'assolement a pour but d'assurer au pays une base d'approvisionnement suffisante, comme l'exige le plan alimentaire, dans l'hypothèse où le ravitaillement serait perturbé (al. 3), cela conformément à l'art. 1 al. 2 let. d LAT. La Confédération a adopté un plan sectoriel au sens de l'art. 13 al. 1 LAT définissant la surface totale minimale d'assolement du territoire suisse et sa répartition entre les cantons (cf. art. 29 OAT). Sur la base des surfaces minimales arrêtées dans celui-ci, les cantons définissent les surfaces d'assolement dans leur plan directeur, dans le cadre de la délimitation des autres parties du territoire qui se prêtent à l'agriculture (cf. art. 28 OAT ; arrêts du TF 1C_389/2020 du 12 juillet 2022 consid. 2.1, 1C_394/2020 du 12 juillet 2022 consid. 2.1, 1C_102/2019 du 17 août 2020 consid. 4.1, 1C_96/2019 du 27 mai 2020 consid. 3.1).
8.2 Le plan sectoriel des surfaces d'assolement de la Confédération de février 1992 (PSSDA 1992) exige du canton de Vaud qu'il garantisse une surface minimale de 75'800 ha (cf. Arrêté du Conseil fédéral concernant le plan sectoriel des surfaces d'assolement : Surface minimale et répartition entre les cantons du 8 avril 1992, FF 1992 II 1616). Cette exigence a été maintenue lors du remaniement du plan sectoriel des SDA approuvé par le Conseil fédéral le 8 mai 2020 (cf. Arrêté du Conseil fédéral concernant le plan sectoriel des surfaces d'assolement : détermination de la surface totale minimale d'assolement et de sa répartition entre les cantons, FF 2020 5615 ; PSSDA 2020, ch. 3.2 p. 11).
8.3 Selon l'art. 30 al. 1bis OAT, des surfaces d'assolement ne peuvent être classées en zone à bâtir que lorsqu'un objectif que le canton également estime important ne peut pas être atteint judicieusement sans recourir aux surfaces d'assolement (let. a) et lorsqu'il peut être assuré que les surfaces sollicitées seront utilisées de manière optimale selon l'état des connaissances (let. b). Cette disposition s'applique lorsque les cantons disposent de réserves de SDA. Dans le cas contraire, l'art. 30 al. 2 OAT s'applique et empêche en principe un tel classement à moins qu'il soit compensé, exigeant la création de zones réservées afin de garantir durablement la surface d'assolement attribuée à chaque canton (cf. DETEC/ARE, Rapport explicatif relatif au projet mis en consultation de révision partielle de l'OAT, août 2013, p. 8). L'art. 30 al. 1bis OAT impose de s'assurer que le sacrifice de SDA pour la création de zones à bâtir est absolument nécessaire du point de vue du canton. L'autorité de planification doit examiner quelles alternatives pourraient raisonnablement entrer en considération (parmi d'autres : arrêt du TF 1C_389/2020 précité consid. 2.1).
8.4 Les projets fédéraux n'impliquent en principe pas un classement des surfaces d'assolement en zone à bâtir, de sorte que l'art. 30 OAT n'est pas directement applicable. Cependant, la surface d'assolement totale minimale du canton doit tout de même être préservée (cf. art. 3 al. 2 let. a LAT, art. 26 al. 3 OAT ; arrêt du TAF A-2021/2021 du 9 mars 2023 consid. 8.8.1). En effet, même au niveau fédéral, les services dont les activités touchent des SDA doivent tenir compte du plan sectoriel (cf. p. 16 du plan sectoriel des surfaces d'assolement du 8 mai 2020 [PSSDA]). Partant, même s'il est de la compétence de chaque canton, et non de la Confédération, de garantir à long terme les contingents cantonaux de SDA, il importe néanmoins de minimiser la consommation de SDA également lors de la réalisation de projets fédéraux et de tenir compte du plan sectoriel (cf. p. 11 PSSDA).
L'art. 14 du PSSDA de 2020 prévoit "qu'en cas de consommation de SDA lors de la réalisation de projets fédéraux, toutes les SDA consommées inscrites dans un inventaire cantonal seront en principe compensées par des surfaces de superficie équivalente [...] avec le soutien des cantons concernés". A cette fin, la collaboration des cantons est indispensable (PSSDA, rapport explicatif de l'ARE du 8 mai 2020, p. 22). L'obligation de compensation n'est toutefois pas absolue. A cet égard, le bilan de la consultation et de la participation de la population du 9 avril 2020 indique que, même si certaines entités proposaient sa suppression, l'expression "en principe" a été maintenue, notamment pour faire face au cas où "une compensation n'est pas possible en raison de surfaces de réhabilitation manquantes [...]. L'obligation de compensation ne doit pas empêcher la réalisation d'un projet" (op. cit., p. 18).
Enfin, la consommation de SDA pour la réalisation d'un projet doit apparaître nécessaire. Tel n'est pas le cas s'il existe une ou plusieurs variantes qui permettraient d'atteindre les buts d'intérêts publics visés par le projet sans recourir à des SDA et sans porter atteinte à d'autres intérêts légitimes (PSSDA, rapport explicatif de l'ARE du 8 mai 2020, p. 20 ; cf. art. 2 al. 1 let. b OAT). Le droit fédéral n'oblige toutefois pas, de façon générale, l'auteur du projet à élaborer des projets alternatifs et il n'exige de toute manière pas une analyse des variantes aussi détaillée que celle qui est faite pour le projet lui-même ; en particulier, il n'impose pas une étude de l'impact sur l'environnement pour chaque variante (parmi d'autres : arrêt du TF 1C_330/2007 du 21 décembre 2007 consid. 9.4).
8.5 En l'espèce, il n'est pas contesté que la boucle de raccordement du projet litigieux empiète sur environ 3 ha de SDA. Par conséquent, il convient d'examiner successivement si la préservation du contingent vaudois en SDA est menacée (consid. 8.6), si l'intimée a satisfait à ses devoirs de minimiser l'impact sur les SDA, cas échéant d'essayer de compenser lesdites surfaces consommées (consid. 8.7), et si le projet a été approuvé ensuite d'un examen suffisant des variantes (consid. 8.8).
8.6 Concernant le contingent cantonal de SDA, il apparaît que, depuis 2016 où la réserve était approximativement de 61 ha seulement (arrêt du TF du 12 juillet 2022 1C_389/2020 consid. 2.2), le canton de Vaud a amélioré sa marge de manoeuvre (Plan directeur du canton de Vaud, Adaptation 4ter, seconde partie, Rapport d'examen de l'ARE du 29 juin 2022, p. 12 ; arrêt précité du TAF A-2021/2021 consid. 8.8.1). Lors de la séance du Conseil d'Etat du 19 août 2020, il a été indiqué que celle-ci s'élevait à 196.2 ha (pièce n° 17 de de la réponse de l'intimée du 16 octobre 2020, disponible sur www.vd.ch > Toutes les actualités Conseil d'Etat Décisions du Conseil d'Etat Séance du Conseil d'Etat du 29 août 2020, consulté le 3 mars 2023). Le rapport d'examen du 29 juin 2022 de l'ARE concernant l'adaptation 4ter, seconde partie, du plan directeur du canton de Vaud - approuvée par le DETEC le 7 juillet 2022 (FF 2022 1800) - indique que "l'inventaire présenté par le canton fait apparaître une marge nette de 187 ha par rapport à la part minimale de SDA de 75'800 ha dévolue au canton, et une marge brute de 390.69 ha, comprenant en sus les emprises des projets réalisés mais non décomptés dans l'inventaire cantonal, les réservations pour les emprises des projets cantonaux priorisés mais non encore réalisés ou faisant l'objet de recours, ainsi que pour les projets fédéraux ayant fait l'objet d'un préavis cantonal positif". Or, le projet fédéral présentement litigieux a été préavisé favorablement par le canton le 17 juillet 2018, de sorte ses emprises sur des SDA ont déjà été comptabilisées dans la marge nette résiduelle précitée (cf. également le courriel de la Direction générale du territoire et du logement du canton de Vaud du 20 août 2020 adressé à l'intimée, pièce n° 19 de la réponse de l'intimée du 16 octobre 2020). Le Tribunal ne voit aucune raison de mettre en doute ces chiffres.
Partant, le présent projet n'empiète pas sur la surface totale minimale d'assolement du canton de Vaud.
8.7 Concernant les obligations de minimiser la consommation de SDA (consid. 8.7.1 infra), cas échéant de les compenser (consid. 8.7.2 infra), on observera ce qui suit.
8.7.1 L'intimée, afin de minimiser la consommation de SDA et pour ne pas toucher à la réserve naturelle du Creux de Terre, a limité le rayon de courbure de la boucle de raccordement au minimum permis par les dispositions d'exécution de l'OCF, soit un rayon minimum de 185 mètres. Par ailleurs, pour faire face aux impacts du projet litigieux, un SAF a été constitué (consid. 4.1). Une étude réalisée par la commission de classification (CCL) du SAF, financée par l'intimée, visant non seulement à réorganiser les terres agricoles touchées par le projet mais également à minimiser les impacts de celui-ci sur les SDA, indique que le projet d'amélioration foncière permet une augmentation nette de 0.4 ha de SDA, réduisant ainsi la consommation de SDA de 3.2 ha à 2.8 ha (rapport de la CCL, février 2019, p. 23 ss). Par conséquent, l'intimée a cherché de manière effective à minimiser l'impact du projet ferroviaire sur les SDA, satisfaisant ainsi à son devoir en la matière.
8.7.2 Concernant l'obligation de compenser les SDA utilisées, elle a été introduite dans le cadre du remaniement du PSSDA, approuvé par le Conseil fédéral le 8 mai 2020, soit moins d'un mois avant la décision attaquée. Par conséquent, durant pratiquement l'entier de la procédure de première instance, qui a duré presque 4 ans, était applicable le PSSDA de la Confédération de février 1992, lequel était moins strict et ne prescrivait pas d'obligation de compenser les SDA utilisées par la réalisation de projets fédéraux. Cette obligation de compenser introduite par le remaniement du 8 mai 2020 n'est toutefois pas absolue, ainsi qu'il l'a été précisé ci-avant (consid. 8.4). En particulier, l'obligation de compenser ne doit pas empêcher la réalisation d'un projet, à tout le moins pas lorsque le contingent cantonal est respecté.
En l'espèce, le canton de Vaud, après 2016 où la situation était critique, a amélioré sa marge en SDA par rapport à sa surface minimale contraignante, d'une part et, d'autre part, a préavisé favorablement le projet litigieux et soustrait les SDA consommées par celui-ci de la marge augmentée (consid. 8.6). Ainsi, il y a non seulement eu une imputation des SDA consommées par le projet sur la marge cantonale, mais également, durant cette période, la constitution, respectivement l'identification, de nouvelles SDA. Par conséquent, les SDA consommées par le projet ont été compensées.
Il résulte de ce qui précède que l'intimée s'est conformée à ses obligations de minimiser la consommation de SDA, respectivement de les compenser.
8.8 Il convient encore d'examiner si d'autres variantes, plus respectueuses des SDA, n'auraient pas dû être préférées au projet litigieux, comme le font valoir les recourants. Ces derniers estiment que la variante par bus n'a pas été examinée à suffisance (consid. 8.8.1), que la variante consistant en un simple "reformatage" du tracé actuel était plus opportune que le projet retenu (consid. 8.8.2), de même que les variantes ferroviaires B à D étudiées dans le RIE du 24 juin 2016 (consid. 8.8.3). Il n'est pas contesté que ces différentes variantes, à l'inverse du projet litigieux, ne consomment pas de SDA.
8.8.1 Concernant tout d'abord l'opportunité d'une variante par bus, les recourants argumentent que durant toute la phase des travaux, soit pendant près d'un an, il est prévu d'assurer la liaison entre Orbe et Chavornay par bus, en garantissant la même cadence et les mêmes horaires de transport, de sorte que cette variante serait réaliste. En outre, il serait possible de limiter le trajet en bus à la liaison reliant la gare CFF et la gare industrielle de Chavornay, et de moderniser le tracé depuis la zone industrielle jusqu'à la gare d'Orbe. Ces deux variantes par bus ne consomment pas de SDA. Ainsi, le projet serait lacunaire en ce qu'il ne comprend pas l'examen approfondi de la variante par bus.
8.8.1.1 Les recourants ne sauraient être suivis. En effet, il n'appartient pas à l'exploitante de la ligne ferroviaire, cas échéant à l'autorité d'approbation des plans, d'examiner si des variantes par bus seraient plus opportunes. Ce choix politique revient au canton et à la Confédération, dans leurs domaines de compétences respectives. Or, le projet litigieux repose sur une base légale fédérale et l'intimée bénéficie d'une concession ferroviaire afin d'exploiter la ligne Orbe-Chavornay, ainsi qu'il l'a été exposé plus haut (consid. 5). L'argument des recourants 11-12 selon lequel cette concession est ancienne n'est pas pertinent. En effet, cette concession n'a pas été révoquée - et il n'est à l'évidence pas de la compétence de l'autorité d'approbation des plans ni du Tribunal de céans d'y procéder, ce que les recourants ne prétendent au demeurant pas - de sorte que l'intimée peut continuer à s'en prévaloir. On observera en marge que le présent projet s'inscrit dans le cadre de la planification directrice cantonale et fédérale récente et que l'intérêt public à faire usage de la présente concession ferroviaire, manifeste, a été démontré plus haut (consid. 7).
8.8.1.2 A titre purement superfétatoire, on observera qu'il paraît d'emblée évident que, sous l'angle des intérêts publics en cause, la variante par bus ne peut concurrencer la variante ferroviaire. Tout d'abord, la diminution de la part des transports individuels motorisés par l'augmentation de l'offre en transports publics - intérêt public important, au demeurant expressément consacré par le plan directeur (consid. 7.4) - n'est guère compatible avec une variante par bus. En effet, pour les usagers susceptibles de se déplacer en voiture, le transport par bus constituerait, en soi, une alternative moins attractive que le transport par train. En outre, les variantes par bus nécessiteraient, pour les passagers voyageant sur la ligne Lausanne-Orbe, un transbordement à Chavornay, ce qui rendrait l'usage des transports publics beaucoup moins intéressants et s'inscrirait contre un des buts principaux poursuivi par le projet. La variante consistant à rallier par bus uniquement la gare CFF à la gare industrielle de Chavornay et à moderniser la suite du tracé occasionnerait même un double transbordement pour un trajet très court, ce qui constituerait une péjoration de l'offre actuelle difficilement admissible. L'attractivité du présent projet serait finalement considérablement réduite. Par ailleurs, la variante par bus est de nature à impacter défavorablement la fluidité du trafic routier. Enfin, au vu du développement économique et en habitant - qualifié d'ascensionnel par le RIE du 24 juin 2016 - d'Orbe et de Chavornay, d'une part, et du fait que le canton les définit comme centres régionaux, d'autre part, l'intérêt à ce que ces communes bénéficient d'infrastructures ferroviaires attractives est évident.
8.8.2 Concernant la variante consistant à "reformater" l'infrastructure actuelle, le RIE du 24 juin 2016 montre, illustration à l'appui, que le tracé actuel ne respecte pas l'exigence des dispositions d'exécutions de l'OCF selon lesquelles le rayon des voies ferrées doit être de 185 mètres au minimum, respectivement qu'il n'est pas possible d'adapter ledit tracé sans créer de boucle de raccordement, sauf à traverser un quartier d'habitation et les infrastructures routières dans un secteur où celles-ci forment un carrefour dense. Le RIE indique également que le quai actuel de Chavornay, court et en courbe, ne peut pas simplement être adapté, ou "reformaté", afin de répondre aux normes LHand. Les recourants 11-12, qui font péremptoirement valoir, sans argumentation, que le tracé actuel pourrait être reformaté, ne contestent aucun des éléments précités. Aussi, ceux-ci ressortent-ils avec suffisamment de clarté du dossier. Par conséquent, il est évident pour le Tribunal que cette variante ne peut entrer en ligne de compte.
8.8.3 Concernant les variantes ferroviaires qui ont été étudiées dans le RIE du 24 juin 2016 et approfondies dans la "notice complémentaire pour les emprises sur des SDA du 18 juillet 2018", les recourants 3-5 estiment que les variantes B, C et D sont préférables dès lors qu'elles ne consomment pas de SDA. Ces variantes se distinguent par leur tracé. Par rapport au projet litigieux, lesdites variantes consistent à faire transiter la boucle de raccordement plus au sud, en traversant la zone industrielle de Chavornay, avant de se raccordent aux voies Travys existantes.
8.8.4 L'autorité inférieure a identifié de nombreux inconvénients concernant les variantes B, C et D. En premier lieu, elle a rappelé que les dispositions applicables imposent que le rayon minimum des courbes, pour les nouvelles implantations ferroviaires, soit de 185 mètres. Or, les variantes B, C et D ne respecteraient pas cette exigence. Ensuite, ces variantes traversent la zone industrielle de Chavornay, ce qui constituerait un frein à son développement. En outre, la réalisation de ces variantes impliquerait la destruction de plusieurs bâtiments, dont certains sont récents. Par ailleurs, les tracés de ces variantes traversent la rue de l'industrie, ce qui nécessiterait la création d'un ouvrage complexe.
Concernant spécifiquement la variante B, celle-ci ne passe pas par la gare de Chavornay, qui ne serait ainsi pas desservie par le train qui vient de Lausanne pour Orbe.
Concernant spécifiquement les variantes C et D, il ressort également du RIE du 24 juin 2016 qu'elles nécessitent le rebroussement des trains voyageurs sur la relation Orbe-Lausanne. En outre, ces variantes impliquent une jonction sur la ligne CFF en plein milieu des voies de marchandises, ce qui entraînerait une perte importante de capacité ferroviaire incompatible avec le développement du trafic prévu dans la zone. Enfin, l'intimée a souligné que leurs points de jonction se trouvent près des quais voyageurs, de sorte qu'une exploitation en combinaison avec les RER Lausanne-Yverdon ne serait pas possible.
8.8.5 Parmi ces différents inconvénients ayant justifié l'exclusion des variantes B à D, les recourants 3-5 remettent en cause le bien-fondé de certains d'entre eux. En particulier, ils contestent que le tracé desdites variantes ne respecte pas le rayon minimal de 185 mètres (consid. 8.8.5.1) et qu'il entrave le développement de la zone industrielle de Chavornay (consid. 8.8.5.2), de même qu'ils remettent en cause que le rebroussement du train en gare de Chavornay soit constitutif d'un véritable inconvénient (consid. 8.8.5.3). Ils émettent également des réserves sur le constat que la variante D nécessiterait la démolition de plusieurs bâtiments (consid. 8.8.5.4). Les autres inconvénients ne sont en revanche pas contestés. Aussi ressortent-ils avec suffisamment de clarté du dossier. Ils sont tenus pour établis par le Tribunal.
8.8.5.1 Concernant tout d'abord la courbure décrite par la voie ferrée, les recourants ne contestent pas que celle-ci doit avoir un rayon minimal de 185 mètres selon les dispositions d'exécution de l'OCF. Ils contestent en revanche que les tracés B à D ne puissent respecter cette exigence. A cet égard, ils se contentent d'affirmer qu'au regard des schémas figurant dans le RIE, "lorsque l'on examine le tracé D, la boucle apparaît de même envergure que celle de la variante A", soit la variante retenue. Cette allégation toute générale n'est pas suffisante. Différentes entités spécialisées ont admis que les tracés B, C et D ne pouvaient pas respecter le rayon minimal de 185 mètres, soit notamment l'intimée, [la société] qui a réalisé le RIE du 24 juin 2016 et l'OFT. Si les recourants voulaient contester ce fait, il leur appartenait au moins d'étayer un tant soit peu leur allégation. Représentés par un mandataire professionnel, il leur était en particulier loisible de produire un plan ou une carte - figurant au dossier ou provenant d'internet - et de tracer, à l'échelle, une courbe démontrant ou accréditant que l'exigence pouvait être respectée. Par conséquent, le Tribunal n'a aucune raison de s'écarter du constat des autorités spécialisées et tient pour établi que le tracé des variantes B, C et D ne respecte pas le rayon minimal de 185 mètres.
8.8.5.2 Les recourants contestent également que les variantes B à D, en traversant la zone industrielle de Chavornay, entraveraient le développement de celle-ci. Ils font valoir qu'une activité commerciale pourrait parfaitement se développer le long de la voie de chemin de fer.
Certes, le fait qu'une voie ferrée traverse une zone industrielle n'empêche pas tout développement d'activité industrielle ou commerciale environnante. Toutefois, il paraît évident qu'une telle infrastructure constitue une contrainte au développement de la zone. En empiétant sur celle-ci, l'implantation d'une infrastructure ferroviaire réduit sa surface disponible. De plus et surtout, en la coupant en deux, elle rend beaucoup moins aisé le trafic à l'intérieure de la zone, cas échéant la création d'éventuelles synergies entre les différents pôles de celle-ci. Enfin, certaines entreprises ou certaines activités ont besoin de grands locaux ou de grands espaces. Or, les possibilités de trouver une implantation dans une surface donnée est évidemment réduite si la surface est coupée en deux par une voie ferrée. Ainsi, il faut admettre que les variantes B à D constituent une contrainte au développement de la zone industrielle.
8.8.5.3 Les recourants 3-5 ne contestent pas que les variantes C et D nécessiteraient un rebroussement du train en gare de Chavornay sur la ligne Orbe-Lausanne. Ils font valoir qu'il s'agit là d'un moindre mal. Le Tribunal ne partage pas ce point de vue. Certes, un remboursement n'est pas inconcevable. Toutefois, un rebroussement implique une perte de temps qui rendrait l'offre ferroviaire moins attractive. Au-delà de l'intérêt intrinsèque à diminuer la durée du trajet, il y a un intérêt public à promouvoir et rendre attrayant les transports publics afin notamment de réduire l'utilisation de la voiture - intérêt au demeurant expressément consacré par le plan directeur cantonal (consid. 7.4). Plus généralement, le projet litigieux vise à permettre de rallier Orbe-Lausanne sans transbordement, à accroitre la capacité ferroviaire de la ligne et son attractivité (consid. 7ss). Par conséquent, le rebroussement du train imposé par les variantes C et D s'inscrit en faux contre le projet.
8.8.5.4 Concernant la destruction de certains immeubles, l'autorité inférieure renvoie, dans sa décision attaquée, à la position de l'OFEV qui indique que les variantes B à D "nécessitent la démolition de bâtiments industriels construits récemment". Dans leur recours du 1er juillet 2020, les recourants 3-5 rétorquent que "lorsque l'on examine le tracé D sur la carte, on s'aperçoit qu'il nécessiterait la destruction d'un ou deux bâtiments, tout au plus trois". Ainsi, il n'est pas contesté que les variantes B et C impliquent la démolition de bâtiments récents. Concernant la variante D, les recourants n'apportent aucun élément concret de nature à remettre en cause le constat de l'autorité inférieure. Par ailleurs, lors de l'inspection locale du 14 juillet 2021, le Tribunal s'est rendu à l'endroit du tracé desdites variantes. Il a pu se rendre compte que la zone comporte de nombreuses constructions, de sorte qu'il paraît d'emblée évident que plusieurs bâtiments devraient être démolis pour réaliser l'une de variantes en question, y compris la variante D (voir en particulier les photos 2 et 3 du procès-verbal de l'inspection locale du 14 juillet 2021).
8.8.6 Il ressort de ce qui précède que les différentes variantes ferroviaires dont se prévalent les recourants ne sont pas aptes à atteindre efficacement les buts d'intérêt public poursuivis par le projet litigieux, qu'elles lèsent gravement d'autres intérêts, publics et privés, et, enfin, qu'elles ne respectent pas les dispositions topiques.
En effet, concernant tout d'abord les intérêts publics visés par le projet litigieux, la variante B ne permet pas de desservir Chavornay, de sorte qu'elle est d'emblée incompatible avec le projet qui vise à permettre une liaison directe entre Lausanne-Chavornay-Orbe. Les variantes C et D nécessitent quant à elles, par assurer la liaison Orbe-Lausanne, un rebroussement en gare de Chavornay. En outre, ces deux dernières variantes occasionneraient une perturbation du trafic de marchandises. Enfin, dès lors que leurs points de jonction se trouvent près des quais voyageurs, une exploitation en combinaison avec les RER Lausanne-Yverdon n'est pas possible.
Concernant ensuite les intérêts privés et publics lésés par les variantes en cause, celles-ci nécessitent la destruction de plusieurs bâtiments récents - au moins deux - ce qui n'est guère admissible. En outre, en traversant la zone industrielle de Chavornay, les variantes B à D constituent une contrainte au développement économique de la zone. Au contraire, le projet litigieux, dont la boucle de raccordement ne traverse pas la zone industrielle, permet lui d'améliorer l'accès routier à celle-ci.
Enfin, concernant le respect des dispositions applicables, aucune des variantes ne respecte l'exigence prévue par les dispositions d'exécution de l'OCF selon lesquelles les tracés ferroviaires doivent avoir une courbure minimale de 185 mètres.
Vu ce qui précède, il est évident pour le Tribunal qu'aucune des variantes dont se prévalent les recourants, bien qu'elles aient l'avantage de ne consommer aucune SDA, ne peut raisonnablement entrer en ligne de compte et concurrencer le projet retenu. Il en résulte que c'est à juste titre que les variantes au projet litigieux ont été écartées.
8.8.7 Les raisons pour lesquelles l'autorité inférieure a estimé que les variantes préconisées par les recourants n'étaient pas opportunes ressortent, pour l'essentiel mais de manière succincte, de la décision attaquée elle-même (voir en particulier les p. 41-42 de la décision attaquée). Pour le surplus, l'autorité inférieure a fait sien l'examen des variantes figurant dans le RIE du 24 juin 2016 et dans la notice complémentaire du 18 juillet 2018 et y a renvoyé. Cette manière de faire ne prête pas flanc à la critique. Dès lors que l'autorité inférieure partageait l'examen figurant au dossier qui lui était soumis, elle pouvait se limiter à le mentionner et à y renvoyer. Ce qui importe est que les recourants puissent aisément suivre le raisonnement ayant conduit à la décision attaquée, cas échéant s'y reporter, ce qui est à l'évidence le cas en l'espèce. Il s'ensuit que le reproche selon lequel l'autorité inférieure ne se serait pas véritablement ou suffisamment prononcée sur les variantes envisagées, ou pas clairement, est mal fondé.
8.8.8 En cours de procédure de recours, les recourants 3-5 ont requis, sans motivation, "l'édition de tous documents faisant état des études de variantes antérieures à celles figurant dans le RIE". Dans le cadre d'une appréciation anticipée des preuves, le Tribunal - comme l'autorité inférieure - peut renoncer à l'administration d'une preuve offerte, s'il appert qu'elle porte sur des considérations sans rapport pertinent avec le litige ou qu'elle n'est pas de nature à emporter sa conviction, au vu du dossier à sa disposition (cf. art. 12 et 33 al. 1 PA ; ATF 131 I 153 consid. 3).
En l'espèce, il ressort clairement des documents figurant au dossier que les autres variantes ferroviaires ne permettent pas d'atteindre les buts d'intérêt public poursuivis, ou seulement en portant plus gravement atteinte à d'autres intérêts légitimes (consid. 8.8.2 ss supra). Concernant la variante par bus, elle est extrinsèque à l'objet du présent litige ; en outre, il apparaît d'emblée qu'elle n'est pas en mesure de concurrencer, sous l'angle de l'intérêt public, la variante par train (consid. 8.8.1 ss supra). En conséquence, les pièces demandées ne sont pas de nature à modifier l'issue de la cause, de sorte que la requête des recourants 3-5 doit être rejetée par appréciation anticipée des preuves.
A titre liminaire, il y a lieu de considérer et constater que les règles évoquées ci-dessus - et qui sont respectées comme déjà considéré (consid. 8 supra) - en matière de limitation de surfaces utilisées pour la réalisation d'un projet constituent déjà l'expression du principe de proportionnalité de sorte que l'examen de cette question est en principe simplifiée. Toutefois et par abondance de motifs, le Tribunal considérera ce qui suit. Il convient également de rappeler que la question de la proportionnalité devait et doit être examinée, en vertu du principe de la coordination des procédures, par l'autorité fédérale compétente et non par les autorités cantonales vaudoises, lesquelles ont dûment été entendues dans le cadre de la présente procédure (consid. E et 6.3.2).
9.1 Le principe de la proportionnalité, ancré à l'art. 5 al. 2 Cst, a trois composantes: la règle de l'aptitude selon laquelle le moyen choisi doit être apte à atteindre les buts poursuivis; la règle de la nécessité qui veut qu'entre plusieurs mesures qui permettent d'atteindre les objectifs prévus, soit choisie celle qui porte l'atteinte la moins grave aux intérêts publics ou privés opposés; la règle de la proportionnalité proprement dite (ou au sens étroit), qui exige un rapport raisonnable entre le but d'intérêt public visé, le moyen choisi pour l'atteindre et la liberté impliquée (cf. ATF 136 IV 97 consid. 5.2.2).
9.1.1 Concernant le critère de l'aptitude, la construction de la boucle de raccordement projetée, qui empiète sur 3 ha de SDA, est apte à la réalisation du projet litigieux. Ainsi qu'il l'a été expliqué ci-avant, dite boucle permet, entre autres, de raccorder la ligne Orbe-Chavornay au réseau CFF, afin notamment d'assurer une liaison Orbre-Lausanne sans transbordement à Chavornay (consid. 7.3). Elle permet également d'adapter le tracé afin que le rayon de courbure minimal soit respecté et de mettre l'infrastructure actuelle aux normes LHand (consid. 7.3 et 8.8.2). Le projet dans son ensemble met en oeuvre différents intérêts publics, dont plusieurs sont consacrés par le plan directeur cantonal (consid. 7.4). Par conséquent, le projet litigieux en général et la création de la boucle de raccordement en particulier respectent la règle de l'aptitude.
9.1.2 Concernant le critère de la nécessité, il a été démontré ci-avant que les variantes au projet qui ne consommeraient pas de SDA ne permettent pas d'atteindre les buts d'intérêt public poursuivis, ou seulement en portant plus gravement atteinte à d'autres intérêts légitimes et en enfreignant les dispositions topiques (consid. 8.8.6). Par conséquent, le projet litigieux s'avère être la mesure la moins incisive pour atteindre les buts d'intérêt public visés. Il répond ainsi au critère de la nécessité.
9.2 Concernant le principe de la proportionnalité au sens étroit, il s'agit de mettre en balance les intérêts publics poursuivis par le projet avec l'intérêt à la préservation des SDA (consid. 9.2.2). Il convient au préalable de traiter l'argument des recourants selon lequel il ne figurerait au dossier aucune pesée des intérêts effectuée par le canton de Vaud (consid. 9.2.1).
9.2.1 Les recourants semblent fonder leur argumentaire sur l'art. 30 al. 1bis let. a OAT qui dispose que des surfaces d'assolement ne peuvent être classées en zone à bâtir que lorsqu'un objectif que le canton également estime important ne peut pas être atteint judicieusement sans recourir aux surfaces d'assolement. Or, ainsi qu'il l'a été vu plus haut (consid. 8.4), cette disposition ne s'applique pas en l'espèce dès lors que la réalisation du projet litigieux n'entraîne ni ne nécessite, à proprement parler, aucun classement en zone à bâtir. Par ailleurs, dès lors qu'il s'agit d'un projet fédéral, il n'appartient pas au canton mais bien à l'autorité fédérale compétente - en l'occurrence l'OFT - d'effectuer la pesée des intérêts nécessaire pour statuer sur la demande d'approbation des plans, cas échéant de déterminer s'il est admissible de recourir à des SDA pour réaliser le projet en cause. L'art. 18 LCdF prévoit expressément que l'approbation des plans couvre toutes les autorisations requises par le droit fédéral (al. 3) et qu'aucune autorisation ni aucun plan relevant du droit cantonal ne sont requis (al. 4). A cet égard, la coordination adoptée par le législateur est aussi bien formelle - une seule autorité est compétente - que matérielle - c'est cette autorité unique qui tranche de la conformité d'une demande à toutes les lois applicables, procédant, le cas échéant à la pesée des intérêts nécessaires (consid. 6.3.1 supra ; arrêt du TAF A-3713/2008 du 15 juin 2011 consid. 13.4 et les réf). Certes, le canton, respectivement ses services spécialisés, doivent être consultés en amont, dans le cadre de la procédure, avant que l'autorité d'approbation des plans ne rende sa décision (art. 18d al. 1 LCdF). Or, tel a été le cas ainsi qu'en l'a vu ci-avant (consid. 6.3.2). En outre, à teneur des préavis cantonaux des 21 décembre 2016 et 17 juillet 2018, il est évident que le canton de Vaud estime, pour sa part, que le projet litigieux - qui, au demeurant, met en oeuvre plusieurs objectifs du plan directeur cantonal (consid. 7.4) - poursuit des intérêts importants qui sont prépondérants par rapport aux intérêts antagonistes, y compris la préservation des SDA. Par conséquent, le grief est mal fondé.
9.2.2 Concernant la mise en balance des intérêts, il est vrai que le projet litigieux porte atteinte à environ 3 ha de SDA. Bien qu'il faille accorder une grande importance à la préservation des SDA, le Tribunal estime que les intérêts publics poursuivis par le projet sont prépondérants. A cet égard, il faut noter que la surface consommée par le projet litigieux, soit environ 3 ha, bien que non négligeable, n'est pas considérable. Aussi, les dispositions protectrices des SDA sont respectées et le contingent cantonal n'est pas menacé (consid. 8 ss). Surtout, au regard du développement attendu de la population d'Orbe et de Chavornay et des besoins en mobilité ainsi engendrés (consid. 7.2), l'intérêt public à ce que cette région soit dotée d'une offre ferroviaire attractive est évident et apparaît prépondérant. Aussi, si l'on veut bien considérer que, en l'état actuel, l'attractivité de la ligne est modeste, d'une part, et que, d'autre part, les infrastructures ne respectent plus les normes sur plusieurs aspects, notamment en matière de géométrie des voies, d'accessibilité pour les personnes en situation de handicap (consid. 7ss) et en matière de sécurité, l'allégation de l'intimée selon laquelle la poursuite de l'exploitation de la ligne Orbe-Chavronay dépend de la réalisation du projet litigieux paraît hautement crédible. Enfin, le projet litigieux s'inscrit pleinement dans la stratégie fédérale visant à développer les infrastructures ferroviaires (consid. 7.4). Il en résulte que le projet litigieux respecte la règle de la proportionnalité au sens étroit.
Au vu de ce qui précède, le grief pris de la violation du principe de la proportionnalité est mal fondé.
10.1 A teneur de l'art. 26 Cst, la propriété est garantie (al. 1) et une pleine indemnité est due en cas d'expropriation ou de restriction de la propriété équivalant à l'expropriation (al. 2). Cette disposition consacre un droit fondamental et garantit ainsi une liberté que le particulier peut faire valoir contre toute atteinte du fait de l'Etat (Auer/Malinverni/ Hotelier, Droit constitutionnel suisse, Berne, 2013, p. 374ss; Jean-François Aubert/Pascal Mahon, Petit commentaire de la Constitution fédérale de la Confédération suisse du 18 avril 1999, Zurich, Bâle, Genève, 2003, ad art. 26 Cst, p. 220ss). Une mesure d'expropriation - en particulier d'expropriation définitive - constitue une atteinte grave à la garantie de la propriété ancrée à l'art. 26 Cst. Selon l'art. 36 Cst, une telle atteinte à un droit fondamental doit reposer sur une loi (al. 1), être justifiée par un intérêt public (al. 2) et être proportionnée au but poursuivi (al. 3; cf. art. 5 al. 1 et 2 Cst.).
10.2 Il a déjà été démontré que le projet litigieux, y compris l'expropriation des recourants, repose sur une base légale suffisante (consid. 5) et qu'il est justifié par un intérêt public (consid. 7).
10.3 En vertu du principe de la proportionnalité, la mesure étatique doit respecter les règles de l'aptitude, de la nécessité et satisfaire au principe de la proportionnalité au sens étroit (consid. 9.1 supra pour plus de détail).
10.3.1 Il a déjà été démontré ci-avant que le projet concrétise différents intérêts publics (consid. 9.1.1), de sorte que la règle de l'aptitude est satisfaite. En outre, dès lors qu'aucune autre variante ne permet d'atteindre les buts visés, ou seulement très imparfaitement et en portant plus gravement atteinte à d'autres intérêts légitimes (consid. 9.1.2), le projet litigieux est nécessaire.
10.3.2 Concernant la proportionnalité au sens étroit, il s'agit de mettre en balance les intérêts publics poursuivis par le projet litigieux avec les intérêts privés des recourants. Bien que ces derniers ne soient pas négligeables, le Tribunal estime que les intérêts publics, détaillés plus haut (consid. 7), sont en l'espèce prépondérants. A cet égard, on observera, concernant l'intérêt privé des recourants, qu'il ne s'agit pas d'expropriations totales de leurs parcelles, mais de parts qui atteignent au maximum 1/8ème de celles-ci. Concernant les conséquences de ces expropriations sur l'exploitation des surfaces agricoles restantes, un SAF a été constitué afin d'essayer de trouver des solutions satisfaisantes (consid. 8.7.1). Quoiqu'il en soit, il s'agit de conséquences purement économiques qui pourront, cas échéant et aux conditions légales, être indemnisées dans le cadre de la procédure en estimation devant la CFE.
Au vu des considérations qui précèdent, l'expropriation des parcelles des recourants repose sur une base légale suffisante, poursuit un intérêt public et respecte le principe de la proportionnalité. Par conséquent, elle est conforme à l'ordre juridique et ne viole pas la garantie de la propriété, toute indemnisation étant réservée. L'expropriation définitive et temporaire des parcelles des recourants selon les plans approuvés doit être confirmée et le recours rejeté sur ces points.
En guise de motivation, les recourants, qui se contentent de rapporter presque textuellement certains considérants de la décision attaquée en lien avec certaines charges, exposent que le projet présente un risque d'instabilité de la voie en cas de fortes températures des rails, que la largeur des deux rampes d'accès au quai est inférieure à la valeur minimale (charge 2.3), que "les profils en travers du passage supérieur RC 293 avec la ligne de contact dessous" sont manquants (charge 2.6), que le projet nécessite des adaptations dans les installations de sécurité (charge 2.9), que le rapport de sécurité ne fournit pas suffisamment d'informations sur la gestion de la sécurité pour la réalisation de l'installation pour les travaux prévus, qui nécessitent des interventions majeures sur les installations de sécurité existantes (charge 2.11) ou encore que les informations contenues dans le rapport d'impact environnemental se réfèrent aux résultats du screening 2011 au lieu de celui de 2014, de sorte que le chapitre est à revoir dans son ensemble car il contient plusieurs erreurs et incohérences (charge 2.15).
11.1 Selon l'art. 18b LCdF, la demande d'approbation des plans doit être adressée avec les documents requis à l'autorité compétente. Cette dernière vérifie si le dossier est complet et, au besoin, le fait compléter. L'art. 3 al. 2 de l'ordonnance sur la procédure d'approbation des plans des installations ferroviaires (OPAPIF, RS 742.142.1) énumère les documents devant être joints à une demande d'approbation des plans. L'art. 6 al. 2 OCF prescrit qu'en approuvant les plans, l'OFT constate que les documents approuvés permettent de construire les ouvrages et les installations conformément aux prescriptions.
11.2 La charge est une obligation que la décision impose à l'administré accessoirement au droit ou à l'obligation qui en est son objet même (Moor/Poltier, Droit administratif, Vol. II, Les actes administratifs et leur contrôle, Berme 2011, p. 90ss). Elle fait partie intégrante de la décision. L'inexécution d'une charge peut constituer un cas de révocation de la décision (ATF 129 II 361, consid. 6.2; arrêt du TAF A-566/2014 du 3 décembre 2015 consid. 3.2).
11.3 Dans le cadre de projets d'infrastructures ferroviaires, lesquels présentent en principe une certaine complexité, les charges et réserves permettent de lier à l'autorisation de construire des obligations d'agir, de tolérer ou de s'abstenir. L'inscription d'une ou de plusieurs charges dans une décision d'approbation des plans ne signifie en aucun cas que le projet serait irréalisable. Au contraire, les charges sont souvent nécessaires et assurent bien davantage la sécurité ou la perfection d'un ouvrage ; elles démontrent un examen approfondi du dossier et sont inhérentes aux décisions d'approbation des plans (cf. ATAF 2012/23 consid. 11.3). Dans le domaine technique par exemple, les charges sont émises en général pour contraindre au respect d'un niveau de sécurité exigé ou pour préciser un aspect du projet dont l'étude détaillée n'était pas opportune au stade de la mise à l'enquête. De même, les charges permettent à l'autorité d'approbation de corriger certaines erreurs dans les plans et rapports produits et ainsi contraindre le requérant à tenir compte de corrections qui ne justifient pas une nouvelle mise à l'enquête (arrêt du TAF A-2465/2016 du 2 février 2018 consid. 6.10.2).
11.4 Selon l'art. 18i al. 2 LCdF, les plans de détail élaborés sur la base d'un projet déjà approuvé sont soumis à la procédure simplifiée, auquel cas la demande n'est ni publiée ni mise à l'enquête ; l'autorité chargée de l'approbation des plans soumet alors le projet aux intéressés, qui peuvent faire opposition dans un délai de 30 jours. Par conséquent, il faut également admettre que l'autorité puisse requérir, par le bais d'une charge, des plans de détail pour approbation (arrêt précité du TAF A-3713/2008 consid. 12.3.1).
11.5 En revanche, si le projet initial subit des changements importants pendant la procédure d'approbation des plans, le projet modifié doit être de nouveau soumis aux intéressés pour avis ou, le cas échéant, mis à l'enquête publique (art. 5 al. 1 OPAPIF).
11.6 L'art. 3 al. 2 let. l OPAPIF exige que la demande d'approbation des plans soit assortie d'un rapport de sécurité (cf. également art. 8a al. 2 OCF). Concernant en revanche non pas le rapport de sécurité, mais les dossiers de sécurité - distinction susceptible, il est vrai, de prêter à confusion -, l'OFT peut, en approuvant les plans, en exiger la production en lien avec certaines installations ou ouvrages particuliers (cf. art. 6 al. 4 OCF). Au regard de la systématique de la loi et des ordonnances, la présentation d'un dossier de sécurité n'intervient qu'après l'approbation des plans, le cas échéant, après la réalisation de l'installation (cf. art. 8a al. 3 OCF, qui confère à l'OFT la faculté de contrôler le dossier de sécurité en vérifiant les installations), en préambule à la délivrance de l'autorisation d'exploiter (cf. art. 8 al. 3 OCF). L'art. 18w LCdF est d'ailleurs sans équivoque: il dispose en effet que l'OFT octroie l'autorisation d'exploiter lorsque l'entreprise requérante a fourni le dossier de sécurité et que le projet répond aux exigences (arrêt du TF 1C_121/2018 du 8 mai 2019 consid. 6).
11.7 En l'espèce, et dans la mesure où les recourants semblent notamment se plaindre d'une prétendue incomplétude du dossier, il sied de préciser qu'il ne s'agit pas de juger, dans la présente cause, de la question de savoir si le dossier mis à l'enquête était complet ou non, mais si la décision entreprise est conforme à la loi (arrêt précité du TAF A- 2465/2016 consid. 6.10.3, ATAF 2012/23 consid. 11.3).
11.8 Concernant le nombre de charges, même si celui-ci devait être qualifié d'important - ce qui n'est pas le cas - il ne suffirait aucunement à démontrer que le projet ne serait pas réalisable. Au contraire, les charges permettent d'affiner certains points secondaires et d'assurer un suivi de la réalisation du projet. A cet égard, plusieurs charges imposées dans la décision attaquée prévoient que des documents devront être adressés à l'OFT, pour examen ou pour approbation, ce qui assure précisément un tel suivi. Par ailleurs, dans le cadre de l'approbation d'un projet ferroviaire, il est pratiquement inévitable que certaines charges soient imposées au requérant. Cela tient notamment au fait qu'une autorité unique est compétente pour statuer sur une demande qui requiert l'examen de la conformité à toutes les lois applicables et qui portent sur des domaines techniques parfois très variés (consid. 9.2.1 supra). Pour ce faire, dite autorité est amenée à consulter les autorités cantonales concernées ainsi que des autorités fédérales spécialisées (consid. 6.3.1 supra), lesquelles pourront faire valoir différentes remarques, d'ordre technique en particulier, qui pourront, cas échéant, justifier l'imposition de charges. Enfin, le nombre de 26 charges de la décision présentement attaquée est en réalité particulièrement modeste. Le TF a estimé, dans un cas portant sur l'approbation de plans ferroviaires à Lausanne, que les 200 charges dont était assortie la décision entreprise ne permettaient pas de conclure que le projet avait subi d'importantes modifications ou encore qu'il serait incomplet (TF 1C_121/2018 précité, consid. 4.2.1). Le TAF a tenu, en substance, le même raisonnement dans le cas de l'approbation des plans du projet ferroviaire CEVA où la décision d'approbation des plans comportait plus de 300 charges (arrêt précité du TAF A-3713/2008 consid. 11.1). Certes, les deux projets précités étaient d'une envergure, respectivement d'une complexité, autrement plus conséquente que le présent projet. Il reste que le nombre de 26 charges, même pour un projet ferroviaire de moindre ampleur, est pleinement admissible.
11.9 Pour le reste, les recourants n'expliquent nullement en quoi les charges imposées par l'OFT consisteraient en un changement substantiel du projet nécessitant une nouvelle mise à l'enquête publique conformément à l'art. 5 al. 1 OPAPIF. Or, il est manifeste que les charges en question portent sur des points secondaires du projet - ce qui ne signifie bien sûr pas qu'ils puissent être négligés.
11.9.1 En effet, les charges dont se plaignent expressément les recourants - au même titre que celles qu'ils ne mentionnent pas, au demeurant - sont de nature technique et/ou concernent la phase de réalisation du projet. Elles portent toutes sur des points accessoires du projet. Ainsi, la charge 2.3 prévoit que l'intimée doit élargir les deux rampes d'accès au quai de la Halte de St-Eloi, à Orbe, pour respecter la valeur minimale, respectivement que le plan modifié doit être transmis à l'OFT pour examen 6 mois avant le début des travaux concernés. Selon la charge 2.6, l'intimée doit soumettre les profils en travers du passage supérieur RC 293 avec la ligne de contact dessous à l'OFT pour examen 2 mois avant le début des travaux. A teneur de la charge 2.9, l'intimée doit soumettre pour approbation à l'OFT un projet de détail pour certaines modifications en lien avec les installations de sécurité et des PN au plus tard 6 mois avant le début des travaux concernés. Dans le considérant correspondant, il est précisé que le projet de détail devra porter sur "l'interface entre l'enclenchement actuel des CFF et le nouvel enclenchement Travys", sur "le dispositif de déraillement", pour lequel l'OFT "propose de reconsidérer l'emplacement des sabots de déraillement", sur "les temps de blocages des PN", jugés en l'état actuel du projet conformes aux dispositions d'exécution de l'OCF mais que l'OFT propose néanmoins d'optimiser, sur "le signal annonciateur de voie libre" et, enfin, sur "la signalisation d'entrée dans une gare en cul-de-sac". La charge 2.11 prévoit que l'intimée, en collaboration avec les CFF, doit documenter la planification complète de l'établissement du rapport de sécurité - phase réalisation (délais, activités, responsabilités, compétences et indépendance) dans la preuve de sécurité (phase réalisation) du projet.
Ainsi, aucune de ces charges ne portent sur des éléments substantiels du projet. Il en résulte que l'imposition desdites charges est licite.
11.9.2 Concernant la charge 2.15, celle-ci prévoit que l'intimée "doit revoir le chapitre relatif à l'ordonnance sur les accidents majeurs (OPAM) du RIE dans son ensemble", respectivement que le RIE actualisé doit être envoyé à l'OFT pour examen 6 mois avant le début des travaux afin de définir si des mesures de sécurité selon l'OPAM sont nécessaires, auquel cas ces dernières devront être mises en place dans le cadre des travaux. Dans le considérant correspondant, l'OFT constate "que les informations contenues dans le chapitre "Prévention contre les accidents majeurs" du RIE se réfèrent aux résultats du screening 2011 alors qu'il y a lieu de se référer aux résultats du screening 2014 et que le chapitre est à revoir dans son ensemble, car il contient plusieurs erreurs et incohérences. [...] Si des mesures de sécurité sont nécessaires, elles devront être mises en place selon les procédures que demanderont lesdites mesures".
11.9.2.1 L'ordonnance sur les accidents majeurs (OPAM, RS 814.012) a pour but de protéger la population et l'environnement des graves dommages résultant d'accidents majeurs (art. 1 al. 1 OPAM), soit des dommages qui surviennent à la suite d'un évènement extraordinaire sortant de l'exploitation normale de l'installation. De manière très résumée, l'art. 5 al. 2 OPAM prévoit que le détenteur d'une voie de communication est tenu de remettre à l'autorité d'exécution un rapport succincte contenant certaines indications, dont une brève description de la construction et de l'équipement de la voie de communication, un plan de situation et des informations sur le voisinage (let. a), des indications sur le volume et la structure du trafic, sur le type et la fréquence des accidents survenus sur la voie de communication (let. b), des indications sur les mesures de sécurité (let. c) et une estimation de la probabilité d'occurrence d'un accident majeur entraînant de graves dommages pour la population ou l'environnement (let. d). Selon l'art. 6 OPAM, l'autorité d'exécution doit alors vérifier le rapport succinct (al.1) et déterminer s'il est possible d'admettre que la voie de communication présente une probabilité d'accident majeur entraînant de graves dommages suffisamment faible (al. 3 let. b OPAM). Si tel n'est pas le cas, elle ordonne au détenteur de procéder à une étude de risque (al. 4). A teneur de l'art. 7 OPAM, l'autorité d'exécution examine l'étude de risque et détermine si le risque est acceptable (al. 1). L'art. 8 OPAM prévoit que si le risque n'est pas acceptable, l'autorité d'exécution ordonne les mesures supplémentaires qui s'imposent (al. 1). Elle est également en droit, au besoin, de restreindre l'exploitation ou la circulation, voire de l'interdire (al. 2). Les annexes 2 et suivantes prévoient certaines mesures de sécurité.
11.9.2.2 En l'espèce, l'OPAM ne trouve pas directement à s'appliquer, ainsi que l'ont notamment relevé le canton de Vaud et l'OFEV dans leur courrier des respectivement 21 décembre 2016 et 13 mars 2017, dès lors que les critères d'application, fixés à l'annexe 1.2a de dite ordonnance, par renvoie de l'art. 1 al. 2 let. c OPAM, ne sont pas remplis. L'art. 1 al. 3 OPAM permet toutefois à l'autorité d'exécution d'étendre, au cas par cas, l'application de l'ordonnance si, en raison du danger potentiel que présente l'installation, elle pourrait porter gravement atteinte à la population ou à l'environnement. Par conséquent, il apparaît que l'OFT souhaite bénéficier d'informations supplémentaires afin de déterminer s'il souhaite faire usage de la prérogative que lui confère l'art. 1 al. 3 OPAM. Or, s'il relève de la libre appréciation de l'OFT - certes dans les limites des grands principes - de décider d'étendre l'application de dite ordonnance dans un cas d'espèce, il s'ensuit que l'OFT est également libre de demander des renseignements supplémentaires au concerné par le biais d'une charge, cas échéant de décider s'il veut faire usage de cette prérogative. Déjà pour cette raison, la charge en question est admissible.
11.9.2.3 Par ailleurs, il faut relever que l'OPAM vise à faire face aux dommages qui surviennent à la suite d'un évènement extraordinaire sortant de l'exploitation normale de l'installation. Les mesures de sécurité qui concernent l'exploitation ordinaire de l'installation ferroviaire ont été abordées dans le rapport de sécurité, partant le seront dans le dossier de sécurité (consid. 11.6). L'OPAM vise donc à faire face à des dommages peut prévisibles. En conséquence, les mesures qu'elles préconisent ne sont pas véritablement, sauf dans des cas rares, de nature à affecter substantiellement le projet. Ainsi, les mesures figurant à l'annexe 2 consistent notamment à veiller à la formation du personnel et à l'information des tiers, à définir les modalités pour l'établissement et l'évaluation des scénarios d'accidents majeurs possibles, à définir les modalités de planification et de mise en oeuvre des mesures, à prévoir la surveillance, l'entretien et la vérification des parties importantes de l'installation, à définir les modalités pour l'établissement du plan d'intervention, à concevoir la construction de la voie de communication de manière à ce que les sollicitations escomptées en cas d'accident majeur ne génèrent pas d'atteintes graves supplémentaires, à doter la voie de communication des équipements de sécurité nécessaires et prendre les mesures de sécurité requises sur les plans de la construction, de la technique et de l'organisation, ou encore à équiper la voie de communication de dispositifs d'alerte et d'alarme suffisants, à élaborer un plan d'intervention avec les services d'intervention et procéder à des exercices périodiques sur la base de ce plan.
En tout état de cause, l'OFT a expressément prévu que "si des mesures de sécurité sont nécessaires, elles devront être mises en place selon les procédures requises". Cette phrase doit être comprise au sens large. Ainsi, s'il devait s'avérer, ce qui paraît peu probable, qu'une modification substantielle de l'infrastructure devait être requise, ou une modification moindre affectant néanmoins directement les intérêts privés des recourants, les procédures idoines devraient être engagées, de sorte que les droits des intéressés seraient préservés.
Il résulte de ce qui précède que la charge 2.15 est également admissible.
Au vu des considérations qui précèdent, les recours des recourant 3-5, d'une part, et des recourants 11-12, d'autre part, sont rejetés. La décision attaquée est confirmée.
13.1 A teneur de l'art. 63 al. 1 PA, les frais de procédure sont mis, en règle générale, à la charge de la partie qui succombe.
13.2 Selon l'art. 116 al. 1 LEx, les frais causés par la procédure devant le Tribunal administratif fédéral, y compris les dépens alloués à l'exproprié, sont supportés par l'expropriant. Lorsque les conclusions de l'exproprié sont rejetées intégralement ou en majeure partie, les frais peuvent être répartis autrement. Les frais causés inutilement seront supportés dans chaque cas par celui qui les a occasionnés.
En l'espèce, les recourants succombent intégralement. Dans la mesure où plusieurs de leurs griefs ne portent pas sur le principe de l'expropriation, d'une part, et où, d'autre part, la LEx confère une grande marge d'appréciation au Tribunal quant à la répartition des frais lorsque les conclusions des recourants sont rejetées intégralement, comme en l'espèce, il apparaît équitable de faire supporter à ces derniers la moitié des frais totaux de la procédure, lesquels sont fixés à 3'000 francs (art. 2 al. 1 du règlement du 21 février 2008 concernant les frais, dépens et indemnités fixés par le Tribunal administratif fédéral [FITAF, RS 173.320.2]).
Par conséquent, les recourants 3-5 supportent solidairement des frais de procédure pour 750 francs ; ce montant est prélevé sur l'avance de frais versée le 14 juillet 2020 d'un montant de 1'500 francs. Le solde de 750 francs leur sera restitué dès l'entrée en force du présent arrêt. De même, les recourants 11-12 supportent solidairement des frais de procédure pour 750 francs ; ce montant est prélevé sur l'avance de frais versée le 21 juillet 2020 d'un montant de 1'500 francs. Le solde de 750 francs leur sera restitué dès l'entrée en force du présent arrêt.
L'intimée supporte l'autre moitié des frais de procédure, soit 1'500 francs.
14.1 Le Tribunal peut allouer d'office ou sur requête à la partie ayant entièrement ou partiellement obtenu gain de cause une indemnité pour les frais indispensables et relativement élevés qui lui ont été occasionnés (art. 64 al.1 PA et art. 7ss FITAF).
14.2 Selon l'art. 115 al. 1 LEx, l'expropriant est tenu de verser une indemnité convenable à l'exproprié à raison des frais extrajudiciaires occasionnés par les procédures d'expropriation, de conciliation et d'estimation. Dans la procédure combinée, les parties à la procédure d'approbation des plans qui sont menacées par une expropriation peuvent prétendre à une telle indemnité.
En l'espèce, le Tribunal retient que les dépens auxquels les recourants 3-5 et 11-12 pourraient prétendre en lien avec leurs griefs portant sur le principe de l'expropriation se compensent avec les dépens auxquels l'intimée peut prétendre pour l'autre part. Partant, aucune indemnité de dépens n'est allouée.
(dispositif à la page suivante)
Le recours des recourants 3 à 5 est rejeté.
Le recours des recourants 11 à 12 est rejeté.
Les frais de procédure, d'un montant de 3'000 francs, sont mis, pour moitié, à la charge des recourants, et pour l'autre, à charge de l'intimée.
Les recourants 3-5 supportent solidairement des frais de procédure pour 750 francs ; ce montant est prélevé sur l'avance de frais versée le 14 juillet 2020 d'un montant de 1'500 francs. Le solde de 750 francs leur sera restitué dès l'entrée en force du présent arrêt.
Les recourants 11-12 supportent solidairement des frais de procédure pour 750 francs ; ce montant est prélevé sur l'avance de frais versée le 21 juillet 2020 d'un montant de 1'500 francs. Le solde de 750 francs leur sera restitué dès l'entrée en force du présent arrêt.
L'intimée supportent la moitié restante des frais de procédure, soit 1'500 francs. Ce montant doit être versé sur le compte du Tribunal après l'entrée en force du présent arrêt. Le délai de paiement est de 30 jours à compter de la date de facturation. Le bulletin de versement sera envoyé par courrier séparé.
Aucune indemnité de dépens n'est allouée.
Le présent arrêt est adressé aux recourants, à l'intimée et à l'autorité inférieure.
La présidente du collège : Le greffier : Claudia Pasqualetto Péquignot Manuel Chenal
Indication des voies de droit :
La présente décision peut être attaquée devant le Tribunal fédéral, 1000 Lausanne 14, par la voie du recours en matière de droit public, dans les trente jours qui suivent la notification (art. 82 ss, 90 ss et 100 LTF). Ce délai est réputé observé si les mémoires sont remis au plus tard le dernier jour du délai, soit au Tribunal fédéral soit, à l'attention de ce dernier, à La Poste Suisse ou à une représentation diplomatique ou consulaire suisse (art. 48 al. 1 LTF). Le mémoire doit être rédigé dans une langue officielle, indiquer les conclusions, les motifs et les moyens de preuve, et être signé. La décision attaquée et les moyens de preuve doivent être joints au mémoire, pour autant qu'ils soient en mains de la partie recourante (art. 42 LTF).
Expédition :
Le présent arrêt est adressé :
aux recourants (acte judiciaire)
à l'intimée (acte judiciaire)
à l'autorité inférieure (n° de réf. [...] ; acte judiciaire)