Manteniendo el código como lo has expuesto, puedes usar `update` [Latest Python Standard Library Documentation][1] también hay un 'shortcut' el cual es `|=`. Pero como `dic[taxi_id]` podría ser nulo y el 'update' tiraría error, entonces:

 - Verificación de si 'key' existe:
   - `if dic.get(taxi_id):
`
 - Agregarle datos:
    - `dic[taxi_id].update({timestamp:polyline})`, ó
   - `dic[taxi_id]|={timestamp:polyline}`

##### update [[Python “extend” for a dictionary][2]]

``` python
if dic.get(taxi_id):
    dic[taxi_id].update({timestamp:polyline})
else:
    dic[taxi_id]={timestamp:polyline}
```
##### shortcout |= [[What does |= (ior) do in Python?][3]]
``` python
if dic.get(taxi_id):
    dic[taxi_id]|={timestamp:polyline}
else:
    dic[taxi_id]={timestamp:polyline}
```

##### Código
``` python
def cargarDatos(nombreArchivo):
  f = open(nombreArchivo,"r")
  f.readline()
  dic = {}
  for linea in f:
    lst_datos = linea.strip().split(",")
    polyline = " ".join(lst_datos[7:])
    taxi_id = lst_datos[4]
    timestamp = lst_datos[5]
    if dic.get(taxi_id):
        dic[taxi_id]|={timestamp:polyline}
    else:
        dic[taxi_id]={timestamp:polyline}
  return dic
  f.close()


nombreArchivo = "taxis.csv"
funcion1 = cargarDatos(nombreArchivo)
print(funcion1)
```

##### Salida
```
{'20000005': 
    {'1372637482': '"-8.599239:41.149188 -8.584767:41.168529 
-8.584317:41.169258 -8.584326:41.169258"'},
'20000089': 
    {'1372639181': '"-8.646534:41.175558 -8.648829:41.177367"',
    '1372639960': '"-8.60418:41.160969 -8.603874:41.1615 -8.579781:41.167881 -8.579763:41.167899"'}}
```
**válido para python 3.9+**

  [1]: https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#dict.update
  [2]: https://stackoverflow.com/questions/577234/python-extend-for-a-dictionary
  [3]: https://stackoverflow.com/questions/3929278/what-does-ior-do-in-python