Faits :
A.
Le 17 mars 1986, l'Office fédéral des transports (OFT) avait octroyé aux Transports publics genevois (TPG) une concession pour les services de trolleybus à Genève et dans sa banlieue avec effet rétroactif au 1er janvier 1986 pour une durée de trente ans, jusqu'au 31 décembre 2015.
Le 19 décembre 1986, les TPG avaient été mis au bénéfice de la concession fédérale n° 85/IV pour transporter des personnes, à titre professionnel, par courses régulières, au moyen de véhicules à moteur à Genève et dans sa banlieue. Cette concession a été transformée le 17 décembre 1996 en une concession de zone n°85/V, avec effet au 1er octobre 1996 jusqu'au 30 septembre 2006. Par décision du 7 juin 2002, l'OFT a modifié la concession n° 85, en ce sens que le droit de transport accordé pour transporter des personnes, à titre professionnel, par courses régulières, au moyen de trolleybus était maintenu jusqu'au changement d'horaire 2015 et recouvrait le territoire de l'ensemble des communes du canton de Genève. Le 14 décembre 2006, la concession n° 85 a été renouvelée pour la zone et pour le service de ligne, le service Noctambus, le service Telebus et le service Proxibus, jusqu'au changement d'horaire de décembre 2016. La demande de prolongation de la concession pour le transport de personnes au moyen de trolleybus a été refusée par l'OFT.
B.
Par décision du 11 janvier 2016, l'OFT a refusé de mettre les TPG au bénéfice d'une nouvelle concession de zone trolleybus et leur a octroyé, en lieu et place, une concession de ligne pour les six lignes de trolleybus actuellement exploitées par eux en application de l'art. 10 al. 1 let. b de l'ordonnance du 4 novembre 2009 sur le transport de voyageurs (OTV, RS 745.11). Depuis 2010, les concessions de lignes constituaient la règle et les concessions de zone l'exception. Au vu de la nouvelle teneur de l'art. 10 al. 1 let. b OTV, qu'il fallait partant interpréter de manière restrictive, le périmètre admis pour les concessions de zone se limitait au territoire de la commune selon le répertoire de l'Office fédéral de la statistique (OFS). Les lignes 2, 6, 7, 10 et 19 sortaient d'une concession de zone ainsi délimitée géographiquement. Ces cinq lignes devaient être transformées en concession de ligne. Les autres lignes auraient pu rester dans la concession de zone : étant donné toutefois qu'il ne restait plus qu'une seule ligne dans la zone, celle-ci, la sixième, devait également être transformée en concession de ligne. L'OFT a également refusé de renouveler la concession pour une durée de 25 ans et a limité sa validité à 10 ans jusqu'au 13 décembre 2025. Depuis 2010, l'art. 15 OTV, contrairement à l'ancien droit qui laissait une marge de manoeuvre plus large ("dans la règle"), fixait le renouvellement pour 10 ans. Cela signifiait que le renouvellement ordinaire des moyens d'exploitation ne constituait plus un motif suffisant pour l'octroi d'une concession d'une plus longue durée au sens de l'art. 15 al. 3 OTV, qui n'était appliqué qu'en présence d'investissements extraordinaires. Comme les acquisitions des moyens présentés ne dépendaient pas de la décision de concession, la demande de renouvellement pour 25 ans (art. 15 al. 2 OTV) devait être refusée.
Le 1er février 2017, les TPG ont recouru auprès du Tribunal administratif fédéral contre la décision du 11 janvier 2016.
Par arrêt du 23 octobre 2017, le Tribunal administratif fédéral a rejeté le recours déposé par les TPG contre la décision rendue par l'OFT le 11 janvier 2016.
C.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, les TPG demandent au Tribunal fédéral, sous suite de dépens, d'annuler l'arrêt rendu le 23 octobre 2017 par le Tribunal administratif fédéral et, en substance, de les mettre au bénéfice d'une concession de zone intégrée à la concession pour le transport de voyageurs n° 85 du 13 décembre 2015 pour une durée de 25 ans jusqu'au changement d'horaire de décembre 2040. Ils se plaignent de l'établissement inexact des faits et de la violation du droit fédéral.
Le Tribunal administratif fédéral et l'OFT ont renoncé à déposer des observations. Les TPG ont été invités à répliquer.
Considérant en droit :
1.
Le présent recours a été déposé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF) par les destinataires de l'arrêt entrepris, qui ont un intérêt digne de protection à son annulation ou à sa modification (art. 89 al. 1 LTF). Il est dirigé contre une décision finale (art. 90 LTF) rendue par le Tribunal administratif fédéral (art. 86 al. 1 let. a LTF) dans une cause qui relève du droit public (art. 82 let. a LTF) puisqu'elle est fondée sur la loi fédérale du 20 mars 2009 sur le transport de voyageurs (LTV; RS 745.1) et l'Ordonnance du 4 novembre 2009 sur le transport de voyageurs (OTV; RS 745.11).
Bien qu'ils soient un établissement de droit public, les Transports Publics Genevois (ci-après: les TPG ou les recourants) n'agissent pas en l'occurrence dans l'exercice de la puissance publique, mais sont directement touchés, à la manière d'un privé, par la décision entreprise, qui leur dénie le droit à la prolongation de concessions de zone. Ils ont donc un intérêt digne de protection à l'annulation ou la modification de la décision attaquée, de sorte qu'il faut leur reconnaître la qualité pour recourir (art. 89 al. 1 LTF; cf. arrêt 2C_744/2014 du 23 mars 2016 consid. 1.2).
2.
En vertu de l'art. 4 LTV, la Confédération a le droit exclusif d'assurer le transport régulier de voyageurs tant que ce droit n'est pas limité par d'autres actes normatifs ou des traités internationaux.
L'art. 6 LTV a la teneur suivante (après le 1er juillet 2013 et avant le 1er janvier 2018) :
" 1 Après avoir consulté les cantons concernés, la Confédération peut octroyer à des entreprises des concessions de transport de voyageurs professionnel et régulier (concessions). Les art. 7 et 8 sont réservés.
2 L'entreprise est tenue d'appliquer le droit du transport de voyageurs conformément à la législation et à la concession.
3 La concession est octroyée pour une durée maximale de 25 ans. Elle peut être transférée, modifiée et renouvelée.
4 L'Office fédéral des transports (OFT) est compétent pour l'octroi, le transfert, la modification, le renouvellement, le retrait, l'annulation et la révocation des concessions."
La loi fédérale sur les transports de voyageurs ne fixe pas elle-même en détail le type de concessions, de ligne ou de zone, pour le transport de voyageurs professionnels.
En vertu de l'art. 63 LTV, le Conseil fédéral a édicté des dispositions d'exécution, notamment les art. 9 et 10 OTV, dont la teneur est la suivante :
"Art. 9 Concessions et autorisations de lignes
1 Les concessions et les autorisations sont octroyées pour le transport des voyageurs sur des lignes déterminées.
2 Sont réputées lignes toutes les courses ininterrompues sur des parcours ayant les mêmes points de départ et d'arrivée, y compris les courses de renfort, du matin et du soir sur certaines sections. Les noeuds et les points où la fonction de desserte se modifie peuvent être assimilés à un point de départ ou d'arrivée.
3 Les offres avec des fonctions de desserte différentes sur le même tronçon sont considérées comme des lignes à part entière.
Art. 10 Concessions et autorisations de zone
1 Des concessions et des autorisations peuvent être octroyées pour le transport de voyageurs à l'intérieur d'une zone déterminée, lorsque le transport n'est pas effectué par des véhicules guidés le long d'un tracé fixe:
a. pour des courses sur demande ou des courses collectives;
b. pour des réseaux de transport locaux.
2 Une seule concession ou autorisation territoriale peut être octroyée par zone pour les mêmes services de transport."
Conformément à l'art. 6 al. 4 LTV, le législateur a attribué à l'Office fédéral des transports (OFT) la compétence d'octroyer, mais aussi de transférer, modifier, renouveler, retirer, annuler et révoquer une concession. C'est par conséquent à l'OFT que revient la compétence d'octroyer les concessions de ligne (art. 9 OTV) et celles de zone (art. 10 OTV).
3.
Les recourants ne se plaignent pas de ce que l'art. 10 al. 1 let. b OTV sort du champ de la délégation législative accordée au Conseil fédéral, mais ils critiquent l'interprétation de la notion de "réseaux de transport locaux" prônée par l'OFT et confirmée par l'instance précédente. Les recourants soutiennent que les lignes concernées relèvent du trafic local au sens de ladite disposition.
3.1. Lorsque, comme en l'espèce, les normes légales et réglementaires accordent à l'autorité de première instance à la fois la liberté de décision (" Entscheidungsspielraum ") en ce qu'elle "peut" octroyer une concession (art. 6 LTV) de zone (art. 10 al. 1 OTV), et une latitude de jugement (" Beurteilungsspielraum "), en faisant usage d'une notion juridique indéterminée, force est de reconnaître à l'autorité administrative de première instance, en sus de celui qui lui revient de droit dans l'interprétation de la notion juridique indéterminée, un large pouvoir d'appréciation que l'autorité de juridiction administrative doit également respecter, en ne s'écartant pas de la solution retenue par l'autorité administrative de première instance sans nécessité. En d'autres termes, elle doit laisser cette dernière choisir entre plusieurs solutions opportunes et ne pas substituer sans motif pertinent à une solution convenable une autre solution également convenable (ATF 135 II 296 consid. 4.4.3 p. 308).
3.2. L'instance précédente a jugé fondée sur des motifs objectifs l'interprétation donnée par l'OFT de la notion de "réseaux de transport locaux" en ce sens qu'elle recouvre un territoire géographique équivalant à la localité ou, le cas échéant, à la commune lorsqu'elle correspond au territoire de la localité, par référence au répertoire des localités de l'Office fédéral de la statistique (OFS), de façon à déterminer une zone de manière précise et stable et de manière à éviter une définition arbitraire des concessions de zone, ce que les recourants contestent.
3.3. Il n'y a pas lieu d'examiner si l'interprétation prônée par l'OFT doit être confirmée. En effet, même s'il fallait juger, avec les recourants, que l'interprétation adoptée par l'instance précédente et l'OFT devrait être corrigée et par conséquent privilégier une interprétation systématique s'alignant sur la notion de localité au sens de l'art. 5 al. 2 OTV, l'OFT serait encore en droit de faire usage du pouvoir d'appréciation que lui confère le caractère potestatif des art. 6 LTV et 10 al. 1 OTV. Il pourrait encore refuser d'octroyer aux recourants une concession de zone en considérant que les concessions de lignes constituent la règle et les concessions de zone l'exception.
Il appartenait donc aux recourantes de démontrer non seulement que l'instance précédente aurait violé le droit fédéral en interprétant la notion de réseaux de transport locaux, mais également d'exposer en quoi elle aurait outrepassé le pouvoir d'appréciation que confère à l'OFT le caractère potestatif des art. 6 LTV et 10 al. 1 OTV en jugeant que l'octroi de concession de ligne est la règle. Sous cet angle, force est d'admettre qu'en confirmant l'octroi de concessions de lignes aux recourants conformément à l'art. 9 al. 1 OTV, l'instance précédente ne s'est pas écartée sans nécessité de la solution retenue par l'OFT, laissant ce dernier choisir entre plusieurs solutions opportunes sans substituer sans motif pertinent à une solution convenable une autre solution également convenable.
Il apparaît en effet qu'avec la mise en oeuvre de la réforme des chemins de fer 2, qui a abouti à la modification de la loi sur le transport des voyageurs entrée en vigueur le 1er janvier 2010, le législateur fédéral poursuivait "l'objectif suprême de la politique des transports [...] d'assurer l'offre d'un système ferroviaire attrayant et performant [...], en améliorant progressivement l'efficience des transports publics et en optimisant le rapport coûts - efficacité" (Message sur la réforme des chemins de fer 2 du 23 février 2005, FF 2005 2269, p. 2288). Dans le transport régional des voyageurs, la réforme s'est traduite par la mise en place d'incitations à la concurrence destinées à mettre à profit certaines synergies potentielles et à rendre disponibles des capacités inutilisées (loc. cit., p. 2290). L'objectif du législateur d'améliorer la concurrence également dans le transport régional des voyageurs se trouvait toutefois entravé par le système de la régale des transports publics (art. 4 LTV), puisque ce système implique l'octroi de concessions (art. 6 LTV). Or, lorsque la Confédération octroie une concession à une entreprise pour un trafic déterminé, elle lui donne non seulement le droit de transporter des voyageurs régulièrement et à titre professionnel, mais elle lui confère également une protection contre la concurrence (cf. Message sur la réforme des chemins de fer 2 du 23 février 2005, FF 2005 2269, p. 2325). Afin de minimiser l'effet de protection contre la concurrence qui résulte de la concession, l'Ordonnance sur le transport des voyageurs prévoit en priorité l'octroi de concessions et autorisations pour le transport des voyageurs sur des lignes déterminées (art. 9 al. 1 OTV; "sont octroyées"), tandis que ce n'est que subsidiairement que l'OFT "peut" octroyer des concessions et autorisations à l'intérieur d'une zone déterminée à cette fin (art. 10 al. 1 OTV). Il tombe en effet sous le sens que la protection qu'une concession de zone porte sur le plan géographique une plus grande atteinte à l'objectif du législateur d'améliorer la concurrence que ne le fait la protection que confère la concession accordée pour une ligne.
3.4. En confirmant la décision de l'autorité intimée d'octroyer des concessions de lignes et non une concession de zone aux recourants, l'instance précédente n'a pas violé le droit fédéral. Le recours est rejeté sur ce point.
4.
Les recourants reprochent à l'instance précédente d'avoir violé l'art. 15 al. 3 OTV en subordonnant l'application de cette disposition à l'existence d'investissements extraordinaires.
4.1. Aux termes de l'art. 6 al. 3 LTV, la concession est octroyée pour une durée maximale de 25 ans et, pour les installations à câbles, pour une durée maximale de 40 ans. Elle peut être transférée, modifiée et renouvelée.
L'art. 15 OTV à la teneur suivante :
" 1 La concession est octroyée ou renouvelée pour dix ans.
2 La concession peut être octroyée ou renouvelée pour une plus courte durée, notamment:
a. si l'entreprise de transport le demande;
b. si, à la date de la demande, la mise au concours des lignes concernées figure dans les planifications de mises au concours des cantons commanditaires; ou
c. si une mise au concours a prévu une durée de concession plus brève.
3 Elle peut être octroyée pour une plus longue durée, mais pour 25 ans au plus, si l'amortissement des moyens d'exploitation l'exige."
4.2. L'instance précédente a confirmé la position de l'OFT pour qui le renouvellement ordinaire des moyens d'exploitation ne constitue plus un motif suffisant d'octroyer une concession durée supérieure à 10 ans au sens de l'art. 15 al. 3 OTV. Cela résultait a contrario de l'art. 14 de l'ancienne ordonnance du 25 novembre 1998 sur les concessions pour le transport des voyageurs (OCTV; RO 1999 721, abrogée par l'art. 82 ch. 1 OTV), qui prévoyait qu'en règle générale, la concession était octroyée pour dix ans, tandis que, si l'amortissement des moyens d'exploitation durait plus longtemps, elle pouvait être octroyée pour une plus longue durée, mais pour 25 ans au plus. Les termes "en règle générale" ayant été supprimés de l'art. 15 al. 1 OTV, l'OFT ne disposait plus d'une marge de manoeuvre aussi large que sous l'empire de l'OCTV et devait nouvellement s'en tenir à la durée de dix ans. A cette fin, c'était, selon l'instance précédente, à bon droit que l'OFT avait décidé que le renouvellement ordinaire des moyens d'exploitation ne constituait plus un motif suffisant pour accorder une durée de concession d'une plus longue durée, réservée à des situations particulières : il s'agissait par exemple d'entreprises ne bénéficiant pas d'indemnités publiques et exploitant un service à leurs risques et périls ou encore d'investissements réalisés au moment de l'octroi de la concession pour du matériel très spécifique qui ne pourrait être exploité ailleurs que sur la ligne faisant l'objet de la concession.
4.3. La position de principe de l'OFT, confirmée par l'instance précédente, trouve appui directement dans la volonté du législateur pour qui "les conventions à long terme, propagées ici ou là, sont superflues pour garantir la sécurité des investissements. Il n'est pas envisagé d'adapter la durée des concessions à la durée de vie des moyens d'exploitation" (cf. Message sur la réforme des chemins de fer 2 du 23 février 2005, FF 2005 2269, p. 2330). Elle est par conséquent conforme au droit fédéral. Il n'y a pas lieu de corriger la position de l'OFT sur la durée des concessions qu'il octroie, ni les critères qui autorisent ce dernier à accorder une concession de plus longue durée, d'autant moins, comme le souligne le message, qu' "un nouvel exploitant peut être tenu de reprendre les moyens d'exploitation" (ibidem).
4.4. En application de l'art. 15 al. 3 OTV, c'est par conséquent à bon droit que l'instance précédente a constaté que les recourants ne se trouvaient pas d'une situation particulière exigeant l'octroi d'une concession d'une durée plus longue que dix ans, en raison notamment des indemnités publiques dont ils bénéficient. Le risque dénoncé par les recourants de devoir se séparer de leurs moyens d'exploitation en cas de refus du renouvellement de leur concession à son expiration est peut-être réel, mais trouverait un contre-poids suffisant dans le fait qu'un nouvel exploitant pourrait être tenu de reprendre leurs moyens d'exploitation. Le recours est rejeté sur ce point.
5.
Les considérants qui précèdent conduisent au rejet du recours. Succombant, les recourants doivent supporter les frais de justice devant le Tribunal fédéral (art. 66 al. 1 LTF). Il n'est pas alloué de dépens (art. 68 al.1 et 3 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 5'000 fr., sont mis à la charge des recourants.
3.
Le présent arrêt est communiqué au mandataire des recourants, à l'Office fédéral des transports et au Tribunal administratif fédéral, Cour I.
Lausanne, le 5 juillet 2018
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Seiler
Le Greffier : Dubey